Wann, wie und warum wird akustische Emission industriell eingesetzt?
Was ist akustische Emission (Prüfung)?
Die Anwendung der akustische Emissionsprüfung (AE) hat sich in den letzten Jahrzehnten stark weiterentwickelt und ist mittlerweile in vielen ISO- und ASTM-Normen, in industriellen Anwendungen, in der Materialforschung, bei der Laborprüfung von Bauteilen und als zerstörungsfreie Prüfmethode für Druckbehälter etabliert. Es handelt sich um eine leistungsstarke Methode zum Screening, Prüfen und Überwachen der Freisetzung elastischer Spannungswellen, die auftreten, wenn ein Bauteil oder Material kleinste Verschiebungen in seiner inneren Struktur erfährt, z. B. Rissentstehung, Rissausbreitung, Korrosionsprozesse oder turbulente Strömungen aufgrund von Leckagen. Die AE-Prüfung kann für viele Arten von Materialien in Betracht gezogen werden, die im Betrieb einer bestimmten Belastung ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Metall, Keramik, Stein, Beton oder Verbundwerkstoffe.
Spezielle AE-Sensoren wandeln die Oberflächenwellen in elektrische Signale um, die dann digitalisiert, aufgezeichnet und für weitere Analysen verwendet werden können, um den Zustand des Materials zu beurteilen und Fehler zu lokalisieren.
Im Gespräch mit Kunden stellt sich uns oft die Frage: Kann man bei viel Umgebungslärm in unseren Industrieanlagen trotzdem akustische Emissionen erkennen, die beispielsweise durch ein undichtes Ventil ausgelöst werden? Horst Trattnig, CTO der Vallen Systeme GmbH, einem Unternehmen, das auf die Entwicklung und Herstellung von AE-Datenerfassungssystemen und Software spezialisiert ist, erklärt:
„Unsere AE-Sensoren haben die Fähigkeit, kleinste Oberflächenwellen einzufangen, sie in ein verstärktes analoges Signal umzuwandeln und in Echtzeit zu digitalisieren. Der typische Frequenzbereich von AE-Sensoren liegt zwischen 20 kHz und 1 MHz, für Menschen unhörbar und für Luftschallmikrofone außerhalb der Reichweite.“
Lärm ist in Industrieumgebungen immer vorhanden und kann die AE-Signaturen beeinträchtigen oder überdecken. Deshalb muss er herausgefiltert werden, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten. Der erste und wichtigste Filter in der AE-Signalkette ist der AE-Sensor. AE-Sensoren haben eine nichtlineare Empfindlichkeit über der Frequenz und sind auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten (z. B. Ventilleckage). Da mechanische Geräusche und andere Quellmechanismen meist in unterschiedlichen Frequenzbereichen auftreten, müssen diese durch den Einsatz zusätzlicher digitaler Frequenzfilter getrennt werden. Künstliche Intelligenz kann den Filter- und Klassifizierungsprozess verschiedener Quellmechanismen durch die kontinuierliche Weiterentwicklung von Trainingsdaten weiter unterstützen. Aus diesem Grund freuen wir uns, Senseven als Kunden zu haben, ein Unternehmen, das eine standardisierte softwaregesteuerte Lösung für die Inspektion basierend auf AE und dem maschinellen Lernansatz von Senseven anbietet. Diese Lösung macht den Inspektionsprozess nicht nur schneller, einfacher und kostengünstiger, sondern erhöht auch die Datenqualität der AE-Messungen und bietet automatisierte Berichte.
Und wie unterscheidet sich akustische Emission von anderen Methoden wie Ultraschall?akustische Emission und Ultraschall werden oft in einen Topf geworfen. Beide Verfahren gehören zur Familie der zerstörungsfreien Prüfverfahren und weisen eine Schnittmenge der Frequenzbereiche auf, das Prüfverfahren unterscheidet sich jedoch deutlich. Während die akustische Emissionsprüfung eine passive und integrale Prüfmethode zur Erkennung von Materialfehlern ist (sie deckt 100 % der strukturellen Integrität ab), sendet die (aktive) Ultraschallmethode einen Impuls an einem einzigen Punkt in das zu prüfende Material und misst das reflektierte Wellensignal. Welche Methode besser geeignet ist, hängt vom Anwendungsfall und den Bedingungen vor Ort ab (z. B. Screening oder Einzelpunktprüfung, Zugang zu Maschinen(teilen), Umgebungsgeräuschen, Art der Maschinenkomponente usw.).
Die Anwendung der akustische Emission als NDT-Methode hat in den letzten Jahren zugenommen und wird bereits in einer Vielzahl von Branchen wie Öl und Gas, Pharma und Chemie oder Bauwesen angewendet.
Sind Sie daran interessiert, wie akustische Emission Ihre Inspektionsprozesse erleichtern könnte? Gerne prüfen wir gemeinsam mit Ihnen Ihren eigenen Anwendungsfall.