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ZFP FÜR INDUSTRIEANLAGEN

NDT FOR INDUSTRIAL PLANT ENGINEERING

Trotz Staatsschuldenkrise und Konjunkturproblemen hat sich

die deutsche Industrie im Jahr 2011 ganz gut geschlagen.

Nach zwei Jahren mit kräftigem Wachstum hat sie die Krise

zwar hinter sich gelassen, allerdings hat das Wachstum im

Wesentlichen nur die Einbrüche der vorangegangenen Jahre

ausgeglichen. Leider hat es in der Rohstahlproduktion im

letzten Quartal 2011 einen Rückgang der Erzeugung gegeben,

der vor allem durch die konjunkturelle Verunsicherung und die

Zuspitzung der Eurokrise entstanden ist. Andererseits legten

Branchen wie Automobil-, Maschinen- und Anlagenbau weiter

zu.

Einer Quelle des Instituts der deutschen Wirtschaft Köln zu-

folge werden vier von neun Branchen ihre Investitionsbudgets

2012 voraussichtlich konstant halten. Der Maschinenbau

rechnet sogar mit höheren Investitionen als in 2011 um die

steigende Produktion zu bewältigen und die Wettbewerbs-

fähigkeit zu stärken.

Im Bereich des Schiffsbaus – und hier speziell im Bereich

innovativer Schiffskonstruktionen – werden durch den Kon-

kurrenzdruck ostasiatischer Werften neue Anforderungen an

die Produktivität und Qualität der Konstruktionen gestellt. Im

Rahmen des vom BMWI und Projektträger Jülich geförderten

Forschungsprojektes »QuInLas« wurden hierfür neue For-

schungsansätze erarbeitet, um die Gestaltung der Schiffe zu

erleichtern und die Produktion zu beschleunigen. Heute setzt

man in der Schiffsfertigung 3D-Laser-Schweißverbindungen

ein, die höchsten Anforderungen an die Fügetechnik

entsprechen müssen und gleichzeitig einer Reduzierung des

Despite the public debt crisis and economic problems, the

condition of the German industry was relatively stable in

2011. After two years of strong growth, it has overcome the

crisis. Unfortunately, the growth has only compensated for

the losses of the previous years. Moreover, due to economic

uncertainty and the culminating euro crisis, crude steel

production decreased in the last quarter of 2011. On the other

hand, industries such as automotive, engineering and plant

construction managed to increase their profits.

According to a source from the Institute of German Economy

in Cologne, the investment budgets of four out of nine indust-

ries are expected to remain constant in 2012. The engineering

industry expects an even greater investment than in 2011

to cope with the increased production and to strengthen

competitiveness.

Competitive pressure from East Asian shipyards in the

shipbuilding field and especially in the sector of innovative

ship designs demands innovative productivity and quality of

construction. As part of the research project “QuInLas“ new

approaches have been developed to facilitate the design of

ships and to speed up production. Today´s state-of-the-art

ship production uses 3D laser-welded joints, which must

meet both, the highest demands in joining technology and a

reduction of the necessary quality assurance efforts.

Schiff in der Werft / Ship in the shipyard Nieten an Stahlplanken von Schiffen / Rivets on steel planks of ships

85www.izfp.fraunhofer.de | Jahresbericht 2011

Qualitätssicherungsaufwandes gerecht werden sollen.

In diesem Zusammenhang hat das Fraunhofer IZFP mit

seinen berührungslosen Ultraschalluntersuchungen einen

wesentlichen Beitrag zur qualitätsgesicherten Untersuchung

von schiffsbautypischen Schweißverbindungen geleistet.

In der industriellen Produktion orientiert man sich schon seit

Jahren weg von hochspezialisierten Maschinen und hin zu

flexiblen Systemen. Hier haben sich vor allem Industrieroboter

sehr flexibel integrieren lassen und ersetzen seit Jahren immer

mehr die Linearachs-Systeme. Auch in der zerstörungsfreien

Prüfung werden solche Industrieroboter-Systeme immer

öfter nachgefragt. Sei es die präzise Ausrichtung der Bauteile

bei der thermographischen Prüfung oder das Abscannen

von Bauteiloberflächen um eine konstante Ankopplung der

Sensoreinheit an die Oberfläche des zu prüfenden Bauteils

realisieren zu können.

In Kooperation mit einem französischen Entwicklungspartner

kann das Fraunhofer IZFP eine neuartige Steuerungssoftware

zur Verfügung stellen, mit der Freiformflächen-Prüfungen

selbst großer Komponenten realisierbar werden. Hierbei

werden die realen Bauteil-Geometrien bereits vor der Prüfung

erfasst und in die Roboterprogrammierung implementiert. Die

Datenerfassung erfolgt synchron zu den aktuellen Raumko-

ordinaten; die Ergebnisse lassen sich in einem sogenannten

3D-Mapping, verbunden mit den erzeugten 3D-CAD-Daten,

visualisieren.

Bei der Produktion von Sanitärkeramik wird sehr energie- und

rohstoffintensiv gearbeitet. Speziell bei Keramik-Grünlingen –

der Zustand der Keramik vor dem sehr energieaufwändigen

Brennprozess – führen Feuchtenester und verdeckte Fehler zu

hohen Ausschussraten. Ist die Keramik erst einmal gebrannt

und zeigen sich dann Fehler, so müssen die Teile entsorgt

In this context, Fraunhofer IZFP has made a significant

contribution to quality-assured testing of shipbuilding-related

welded joints by using its non-contact ultrasonic tests.

In industrial production, state-of-the-art has been moving

away from highly specialized machines to flexible systems for

years. Notably, industrial robots proved to be very flexible and

easy to integrate. Thus, they are more frequently replacing

the linear axis systems. In the field of nondestructive testing,

industrial robot systems have also become more common, for

example, to ensure precise alignment of the components at

the thermographic inspection or for the scanning of compo-

nent surfaces to realize a constant coupling of the sensor unit

to the surface of the component to be tested.

In cooperation with a French development partner, Fraunhofer

IZFP can provide innovative control software that allows

inspection of the free-form surfaces of large components. This

is performed by recording the real component geometries

before the inspection and implementing them into the robot

programming. The data acquisition is synchronized to the

current space coordinates. The results can be visualized in

so-called 3D mapping, associated with the generated 3D CAD

data.

The production of sanitary ceramics is very energy- and

resource-intensive work. Especially for ceramic green bodies –

the condition of the ceramics before the very energy-intensive

burning process – humidity nests and hidden defects lead

to high scrap rates. If the defects are recognized only after

burning the ceramics, the parts must be disposed of without

Chemieanlage / Chemical plant Industrieroboter / Industrial robot

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werden, ohne dass ein Recycling des Materials möglich ist.

Im Rahmen des von BMBF und Projektträger Jülich geförderten

Dry-Control-Projektes werden zerstörungsfreie Prüfverfahren

soweit auf den Einsatzfall optimiert, dass Feuchtenester und

Risse bereits vor dem Brennprozess kontrolliert werden. Somit

können Keramik-Grünlinge durch gezieltes Nachtrocknen vor

dem Brennen für den weiteren Produktionsprozess optimiert

werden und Teile, die bereits Risse aufweisen, können durch

eine gezielte frühzeitige Rückführung des Materials in den

Produktionsprozess wiederverwertet werden.

Möglich wird dies durch eine robotergeführte Prüfung mit

speziellen Mikrowellensensoren und der thermographischen

Rissprüfung.

Ansprechpartner / Contact

Dr.-Ing. Axel Helfrich

+49 681 9302 3848

axel.helfrich@izfp.fraunhofer.de

any possible recycling of the material.

In the frame of the performed dry-control project – funded

by BMBF and Projekträger Jülich – nondestructive testing

methods are optimized to control humidity nests and cracks

prior to the burning process. Thus, ceramic green bodies can

be further optimized for the production process by selective

post-drying. Parts that already have cracks can be recycled

through a targeted early return of the material in the produc-

tion process.

This can be achieved by robotic testing with special microwave

sensors and thermographic crack detection.

Offshore-Windkraftanlage /

Offshore wind power station

Pipelines