Viele Branchen, wie etwa die Luftfahrt und die Automobilindustrie, setzen immer mehr auf Leichtbau, da sich durch die Gewichtsreduktion des Fahrzeugs Spritverbrauch und Schadstoffausstoß merklich reduzieren lassen. In diesem Zusammenhang steht die zunehmende Verwendung kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe (CFK), die trotz des geringeren Gewichts ähnlich robust sind wie herkömmliche Materialien. Der vermehrte Einsatz von CFK verlangt nach der Bereitstellung angemessener Prüfverfahren zur Detektion von Materialschäden in diesen Verbundwerkstoffen. Das mit Beteiligung der Fraunhofer-Gesellschaft gegründete Start-up SURAGUS entwickelt kundenspezifische, auf Wirbelstromtechnik basierende Lösungen in diesem Bereich. Neben der Prüfung von CFK eignet sich das Wirbelstromverfahren auch für die Qualitätskontrolle von transparenten leitfähigen Oxidschichten (TCO) und vielen weiteren dünnen Funktionsbeschichtungen.

Die Anforderungen an Qualität und an die technische Sicherheit von Industrieprodukten steigen – und mit ihnen auch der Anspruch an die Werkstoffprüfung. Immer exaktere und dabei effizient und unkompliziert durchführbare Prüfverfahren werden benötigt. Das Fraunhofer-Institut für zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP arbeitet an der Entwicklung derartiger Prüflösungen, zu der unter anderem auch die Wirbelstromtechnik gehört. Das Wirbelstromverfahren eignet sich insbesondere zur Qualitätsprüfung von Faser- und Verbundwerkstoffen, Funktionsbeschichtungen, TCO-Schichten, Fügeverbindungen oder Rohmaterialien, wie beispielsweise für die Reinheitsprüfung von Silizium. Anfang 2011 gründeten Forscher des Fraunhofer IZFP die SURAGUS GmbH zur Vermarktung dieser auf Leifähigkeitsunterschieden beruhenden Prüftechnologie. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist über Fraunhofer Venture an dem Start-up beteiligt.

Die Technologie: Wirbelstromverfahren

Defekte, Strukturabweichungen und veränderte Werkstoffeigenschaften verursachen in vielen Fällen eine lokale Änderung der Leitfähigkeit. Diese lässt sich anhand der am Fraunhofer IZFP entwickelten Wirbelstromprüftechnik detektieren. Das Wirbelstromverfahren nutzt lokale Leitfähigkeitsunterschiede für die Charakterisierung von Qualitätsmerkmalen wie beispielsweise Dicke, Schichtwiderstand, Materialhomogenität oder andere physikalische Veränderungen der Prüfgüter. Das komplexe Wirbelstromsignal enthält verschiedene Informationen über das Prüfgut, welche sich mit einfachen oder komplexen Algorithmen separieren lassen. Durch das breite Frequenzspektrum der Wirbelstromelektronik, von 10 kHz bis 100 MHz, können je nach Prüfaufgabe unterschiedliche Eindringtiefen und Sensitivitäten genutzt werden.

Die Wirbelstromtechnik erreicht bis zu 50.000 Samples pro Sekunde und ist somit sehr effizient, da Prüfzeiten und Kosten dadurch gering gehalten werden. Die Technologie ist außerdem gut automatisierbar und funktioniert sowohl zerstörungsfrei als auch berührungslos. Das Basisprodukt der EddyCus Produktreihe ist der "Multi Parameter Eddy Current Scanner" kurz MPECS, der am Fraunhofer IZFP zum Erstellen von hochaufgelösten Leitfähigkeitsbildern entwickelt wurde. Für die Prüfung von Kohlenstofffasergelegen und -verbundwerkstoffen kommt ein optimiertes System mit speziell angepassten Sensoren, Softwaremodulen und Messrezepten zum Einsatz. Die in den einzelnen Fasern berührungslos induzierten Wirbelströme werden mit hoher Ortsauflösung detektiert. Jeder Messvorgang umfasst 4 Frequenzen – jede Frequenz liefert verschiedene Informationen über die einzelnen Faserlagen. Die Leitfähigkeitsbilder zeigen dann die einzelnen Fasern, wobei sich die verschiedenen Schichten getrennt betrachten lassen. Das System ist unter anderem für die Detektierung von Gassen, Ausfransungen, Aufschiebungen und Winkelabweichungen geeignet, deren Detektion beispielsweise für die Luftfahrt- und Automobilbauindustrie essentiell ist.
Neben der Prüfung von Faser- und Verbundwerkstoffen sind die Prüfung von TCO-Schichten und die Qualitätskontrolle von funktionalen Dünnschichten in der PV Industrie die Haupt-Anwendungsgebiete der SURAGUS-Technologie. Bei den Industriebereichen, auf die die Dienstleistung der SURAGUS primär abzielt, nämlich Leichtbau und Photovoltaik, handelt es sich um Zukunftsbranchen, die in den kommenden Jahren kontinuierlich an Bedeutung gewinnen werden. Es sind daher alle Voraussetzungen für eine schnelle und langfristig erfolgreiche Etablierung von SURAGUS auf dem Markt gegeben.

Über die SURAGUS GmbH

Die SURAGUS GmbH entwickelt, fertigt und vertreibt Wirbelstromprüftechnik für innovative Prüfaufgaben. Das junge Unternehmen nutzt neue technologische Möglichkeiten durch Fortschritte in der Signalverarbeitung, durch die Verfügbarkeit leistungsfähigerer Rechentechnik sowie neue Fertigungs- und Miniaturisierungsverfahren. Anwendungsfelder sind beispielsweise die Qualitätsprüfung von strukturierten und unstrukturierten Funktionsschichten, von Faser- und Verbundwerkstoffen sowie von klassischen Werkstoffen. Das Unternehmen ist ein Spin-off und Lizenznehmer des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Dresden.