In der industriellen Qualitätskontrolle und Wartung müssen Defekte frühzeitig erkannt werden, um Ausschuss, Nacharbeit und teure Stillstände zu vermeiden. Die kontaktlose Messtechnik auf Basis von Infrarot-Technik ermöglicht es, Anomalien in Echtzeit zu erfassen und Maßnahmen zu ergreifen, bevor Schäden zum Problem werden.
Viele herkömmliche Methoden wie optische Inspektionen oder mechanische Prüfverfahren stoßen dabei an Grenzen:
Sichtprüfungen sind subjektiv und fehleranfällig, da sie stark von der Erfahrung und Konzentration der Prüfer abhängen.
Mechanische Prüfverfahren erfordern direkten Kontakt mit dem Prüfobjekt und sind nicht immer geeignet, insbesondere bei empfindlichen oder schwer zugänglichen Bauteilen in einem System.
Elektrische Messmethoden sind oft zeitaufwendig, benötigen zusätzliche Sensorik und liefern mitunter erst nachträglich verwertbare Ergebnisse.
Die Wärmebildtechnik bietet hier eine schnelle, automatisierbare und kontaktlose Lösung. Sie ermöglicht eine präzise Detektion von Temperaturunterschieden und damit Fehlern, die mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Normen wie ISO 18434-1 für Maschinenüberwachung (DIN ISO 18434-1:2008-11) und VDI/VDE 5585 für industrielle Thermografie (VDI/VDE 5585 Blatt 1, 2015) definieren dabei Standards für eine verlässliche Anwendung. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Infrarotsensortechnik und der Bildverarbeitungssysteme gewinnen Wärmebildkameras zunehmend an Bedeutung für automatisierte Inspektionsprozesse und die Qualitätssicherung.
Einsatzmöglichkeiten in der industriellen Fertigung
Wärmebildkameras kommen in einer Vielzahl von Produktionsprozessen zum Einsatz:
Material- und Bauteilprüfung: Erkennung von Lufteinschlüssen, Rissen, fehlerhaften Verklebungen oder Delaminationen, zum Beispiel bei CFK-Teilen in der Automobil- und Luftfahrtindustrie (Fraunhofer LBF, 2021). In der Gießereiindustrie werden Wärmebildkameras zudem zur Detektion von ungleichmäßigen Temperaturverteilungen genutzt, die auf Materialfehler oder unzureichende Formfüllung dediziert hinweisen können.
Prozessüberwachung: Kontrolle von Temperaturverläufen in der Kunststofferarbeitung, Metallverarbeitung oder Additiven Fertigung, um Qualitätsschwankungen zu vermeiden (VDI/VDE 5585 Blatt 2, 2017). Durch den Einsatz intelligenter Algorithmen lassen sich Temperaturschwankungen direkt auswerten und Anpassungen im laufenden Produktionsprozess vornehmen.
Elektronik-Inspektion: Identifikation von fehlerhaften oder überlasteten Bauteilen oder Kurzschlüssen auf Leiterplatten – ein kritischer Faktor für die Zuverlässigkeit elektronischer Baugruppen (ZVEI-Leitfaden zur Thermografie in der Elektronikproduktion, 2022). Gerade in der Halbleiterproduktion und bei der Herstellung von Hochleistungsakkus können kleinste Temperaturabweichungen auf potenzielle Defekte hinweisen.
Thermografie in der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintanance)
Durch die regelmäßige thermografische Überprüfung von Maschinen und elektrischen Anlagen lassen sich drohende Ausfälle frühzeitig erkennen. Überhitzungen von Lagern, Schaltschränken oder mechanischen Bauteilen sind oft erste Anzeichen für kommende Defekte. Wärmebildkameras ermöglichen eine lückenlose Überwachung und verlängern die Lebensdauer von Produktionsanlagen. Besonders im Bereich der Energieversorgung und in Hochspannungsanlagen hat sich die Thermografie als effizientes Werkzeug zur Erkennung von Isolationsfehlern, beschädigten Kontakten oder Lastungleichgewichten bewährt.
Moderne Systeme bieten darüber hinaus die Möglichkeit, Wärmebilder mit IoT-Plattformen und Künstlicher Intelligenz zu verknüpfen. So können Algorithmen historische Temperaturdaten analysieren, Trends erkennen und automatisch Warnmeldungen generieren, bevor kritische Schwellenwerte erreicht werden. Dadurch wird nicht nur die Instandhaltung planbarer, sondern auch die allgemeine Betriebseffizienz verbessert.
Vergleich von Prüfverfahren
Ein Vergleich der unterschiedlichen Prüfverfahren zeigt, dass jedes Verfahren spezifische Stärken und Grenzen aufweist und daher je nach Anwendungsfall gezielt ausgewählt werden sollte.
Die Prüfung per Wärmebildkamera zeichnet sich insbesondere durch ihre berührungslose Arbeitsweise aus und zählt zu den zerstörungsfreien Prüfmethoden (ZfP). Sie ermöglicht die schnelle Erfassung auch größerer Flächen und bietet den Vorteil einer kontinuierlichen Echtzeit-Überwachung. Dadurch eignet sie sich gut für Anwendungen, bei denen großflächige Temperaturunterschiede oder thermische Auffälligkeiten detektiert werden müssen. Allerdings ist das Verfahren stark materialabhängig, da der Emissionsgrad die Messergebnisse beeinflusst. Zudem ist die Eindringtiefe begrenzt, sodass innere Materialfehler nur eingeschränkt erkannt werden können.
Die optische Inspektion (Automated Optical Inspection, AOI) bietet eine sehr hohe Auflösung bei der Erkennung von Oberflächenfehlern und zeigt sich besonders zuverlässig bei geometrischen Abweichungen. Sie wird daher vor allem bei der Qualitätskontrolle von sichtbaren Strukturen eingesetzt. Ihre Grenzen liegen jedoch in der fehlenden Eignung für thermische Fragestellungen oder die Detektion interner Defekte, da ausschließlich Oberflächeninformationen erfasst werden.
Die Ultraschallprüfung wiederum bietet deutliche Vorteile bei der Untersuchung innerer Materialfehler. Sie verfügt über eine hohe Eindringtiefe und ist somit in der Lage, Fehlstellen im Inneren von Bauteilen zuverlässig zu detektieren. Allerdings erfordert dieses Verfahren in der Regel den Einsatz eines Koppelmittels oder den direkten Kontakt mit der Prüfoberfläche, was die Handhabung aufwendiger macht. Zudem ist die Durchführung häufig zeitintensiver als bei anderen Prüfmethoden, insbesondere wenn komplexe Geometrien vorliegen.
Wirtschaftlichkeit: Lohnt sich die Investition?
Unvorhergesehene Maschinenstillstände können Unternehmen zwischen 5.000 Euro und 50.000 Euro pro Stunde kosten – je nach Branche. Eine regelmäßige thermografische Überprüfung kritischer Produktionsanlagen kann diese Risiken erheblich reduzieren.
Typische Anschaffungskosten:
Industrie-Wärmebildkameras: 5.000 Euro bis 30.000 Euro je nach Auflösung und Messgenauigkeit.
Hochpräzise Labor-Modelle: 7.000 (A50 F&E) bis 100.000 Euro (zum Beispiel A6xxx-Serie)
ROI-Berechnung:
Elektronikfertigung mit 3 Prozent Fehlerquote > Reduktion von Ausschuss um 20 Prozent.
Amortisation innerhalb von 6 Monaten durch reduzierte Ausschusskosten.
Fazit: Produktionssicherheit durch Wärmebildtechnik
Der Einsatz von Wärmebildkameras zur Qualitätskontrolle in der Produktion bietet zahlreiche Vorteile: von der frühzeitigen Erkennung potenzieller Defekte über die Prozessoptimierung bis hin zur vorausschauenden Wartung.
Die kontinuierliche Verbesserung der Sensortechnologie und die zunehmende Integration in digitale Überwachungssysteme machen die Thermografie zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Fertigungs- und Wartungsstrategien. Unternehmen, die auf diese innovative Technik setzen, profitieren von reduzierten Stillstandszeiten, einer höheren Produktqualität und einer insgesamt effizienteren Produktion.
Mit hochwertigen Wärmebildkameras führender Marken aus dem dataTec-Portfolio lassen sich Qualitätssicherung und Prozesskontrolle effizient verbessern – für geringere Kosten, weniger Ausschuss und höhere Produktivität.
