Werkstoffprüfung | zerstörungsfreie und zerstörende
In unserem Beitrag zur Werkstoffprüfung beleuchten wir die neuesten Trends und Entwicklungen in den Bereichen der zerstörenden und zerstörungsfreien Materialprüfung. Erfahren Sie, wie Sie diese Methoden in der Industrie einsetzen, von der Qualitätskontrolle bis zur Forschung. Wir beantworten zentrale Fragen und zeigen auf, wie moderne Technologien wie die Generative Künstliche Intelligenz die Effizienz und Präzision in der Materialprüfung steigern.
Werkstoffprüfung 2026 – Das Wichtigste in Kürze
Die Werkstoffprüfung ist heute integraler Bestandteil des digitalen Produktlebenszyklus. Der Fokus hat sich von der rein reaktiven Fehlererkennung zur proaktiven Materialcharakterisierung verschoben. Durch die Kombination aus hochmodernen zerstörungsfreien (ZfP) und zerstörenden Prüfverfahren sichern Unternehmen die Integrität komplexer Leichtbau- und Verbundstrukturen, während generative KI die Auswertegeschwindigkeit und Präzision auf ein neues Level hebt.
Technologische Meilensteine in ZfP und Materialanalytik
Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) setzt 2026 auf maximale Detailtiefe: Digitalradiographie und Ultraschall-Phased-Array ermöglichen eine Echtzeit-Bildgebung von Gefügestrukturen, während Terahertz-Imaging die Inspektion von Multilayer-Verbundwerkstoffen revolutioniert hat. Für schwer zugängliche Infrastrukturen wie Windkraftanlagen ist die Drohnentechnologie heute Standard.
In der zerstörenden Prüfung dominieren Hochgeschwindigkeits-Tests und Nanoindentation, um das Materialverhalten unter extremen Bedingungen sowie auf molekularer Ebene präzise zu bestimmen. Automatisierte Prüfsysteme und fortschrittliche Umweltsimulationen sorgen dabei für eine lückenlose Validierung, insbesondere bei additiv gefertigten (3D-Druck) Bauteilen.
Generative KI: Der Gamechanger in der Fehlererkennung
Der Einsatz Generativer KI markiert 2026 den größten Effizienzsprung. Ein Praxisbeispiel ist die automatisierte Ultraschallprüfung: Wo früher Experten komplexe Signale manuell interpretieren mussten, analysieren heute Deep-Learning-Modelle die Datenströme in Millisekunden.
Prozess: Basierend auf riesigen Datenbanken lernt die KI, winzige Anomalien (Risse, Lunker) von systembedingten Störgeräuschen zu unterscheiden.
Ergebnis: Neben einer drastischen Beschleunigung und Fehlerreduktion erkennt die KI subtile Muster im Materialverhalten, die menschlichen Prüfern verborgen bleiben. Dies ermöglicht nicht nur eine sicherere Bewertung in der Luft- und Raumfahrt oder Automobilindustrie, sondern liefert auch die Datenbasis für den Digitalen Materialzwilling und eine vorausschauende Wartung.
Neuheiten & Innovationen
Nachfolgend stellen wir Ihnen Produktneuheiten und Anwendungsbeispiele aus der Industrie vor:
KI erkennt Risse beim Lochaufweitungsversuch in Echtzeit
26.05.2026 | Zwick Roell erweitert den Lochaufweitungsversuch nach ISO 16630 um eine KI-gestützte Risserkennung. Die neue Funktion automatisiert die Erkennung des ersten durchgehenden Risses in der Blechprobe und verbessert damit einen besonders sensiblen Schritt der Blechumformprüfung. Für Anwender in Automobilindustrie, Luftfahrt, Energietechnik und Werkstoffentwicklung erhöht das die Reproduzierbarkeit, reduziert den Bedienereinfluss und beschleunigt die Auswertung.
Beim Lochaufweitungsversuch wird ein gestanztes Loch in einer Blechprobe mit einem konischen Stempel so lange aufgeweitet, bis ein durchgehender Riss entsteht. Aus diesem Zeitpunkt wird das Lochaufweitungsverhältnis bestimmt. Der Kennwert gibt Aufschluss über die Kantenrissanfälligkeit und die Umformbarkeit eines Blechwerkstoffs.
Die zuverlässige Risserkennung ist in der Praxis anspruchsvoll. Manuelle Auswertungen hängen stark von Erfahrung, Aufmerksamkeit und Einschätzung des Bedieners ab. Klassische Bildverarbeitung arbeitet zwar reproduzierbarer, benötigt bei wechselnden Werkstoffen jedoch angepasste Parametersätze.
Neuronales Netz zur Echtzeiterkennung
Die neue Lösung von Zwick Roell ersetzt dieses manuelle Nachjustieren durch ein neuronales Netz, das Risse automatisch während des laufenden Versuchs erkennt. Die KI ist direkt in den Videoxtens-Extensometer integriert und analysiert das Prüfbild in Echtzeit. Die Auswertung erfolgt mit etwa 50 ms pro Bild auf einem Standard-Prüfrechner. Zusätzliche GPU-Hardware ist nicht erforderlich. Dadurch lässt sich die Risserkennung ohne großen Integrationsaufwand in bestehende Prüfabläufe einbinden.
Für das Training der KI nutzte Zwick Roell mehr als 657.000 Bilder aus rund 2700 Proben – Datensätze aus Kundenprojekten, internen Prüfungen und Inbetriebnahmen. Alle Risse wurden nach ISO 16630 annotiert. Bei bekannten Materialien erreicht die KI laut Hersteller eine Erkennungswahrscheinlichkeit von rund 99 %, bei neuen Werkstoffen liegt sie bei 98 bis 99 %.
Durchgängiger automatisierter Prüfprozesses
In Verbindung mit der Blechumform-Prüfmaschine BUP und der Prüfsoftware Testxpert wird die KI-Risserkennung Teil eines durchgängigen automatisierten Prüfprozesses. Der Ablauf kann von der Proben-Identifikation bis zur Ergebnis-Dokumentation reichen. Automatisches Probenhandling, Magazinbetrieb mit bis zu 100 Proben und 2D-Code-Erkennung ermöglichen auch mannlose Prüfungen im Ghost-Shift-Betrieb.
Für neue oder besonders anspruchsvolle Werkstoffe lässt sich das System weiter anpassen. Der Hersteller bietet dafür ein Retrain-Programm an, mit dem Kunden eigene Modelle auf Basis ihrer Prüfdatensätze trainieren können – lokal oder cloudbasiert.
Mit der KI-gestützten Risserkennung wird der Lochaufweitungsversuch robuster, schneller und besser vergleichbar. Gleichzeitig sinken Bedienereinfluss, Zeitaufwand und Materialverbrauch. Die Lösung unterstützt damit eine effizientere Prüfung moderner Blechwerkstoffe und eine belastbarere Bewertung ihrer Umformbarkeit.
Koppelmittelfreie Ultraschallprüfung für die Roboterzelle
04.06.2025 | Auf der Automatica 2025 stellt Xarion Laser Acoustics ein neues Prüfverfahren vor, das die zerstörungsfreie Qualitätskontrolle fit für die vollautomatisierte Produktion macht und erstmals eine vollständig automatisierte, robotergestützte Qualitätskontrolle ermöglicht. Der Ansatz: Ultraschallprüfung ohne Koppelmittel, ohne Oberflächenvorbereitung – und direkt in die Fertigungslinie integrierbar.
Die Ultraschallprüfung dient seit Jahrzehnten zur Detektion von Innenfehlern in sicherheitskritischen Bauteilen. Bisher erfordert sie aber ein Koppelmedium wie Wasser oder Gel – ein klarer Nachteil bei automatisierten Prozessen. Die Lösung von Xarion ersetzt dieses Prinzip vollständig: Ein Laserpuls erzeugt Ultraschallwellen berührungslos, die über ein optisches Mikrofon detektiert werden. So entsteht ein vollständig kontaktloses Verfahren, das ohne Verschleiß arbeitet und sich für verschiedenste Materialien eignet.
Der kompakte Prüfkopf vereint Laser und Sensorik in einem Bauteil und lässt sich direkt auf einem Roboterarm montieren. Die einseitige Prüfung erlaubt den Einsatz auch bei Bauteilen mit komplexen 3D-Geometrien. Dank Echtzeitdatenverarbeitung erkennt das System Defekte wie Lunker oder Schweißfehler direkt während der Bearbeitung – ohne Eingriff in den Prozessfluss.
Typische Anwendungen sind:
- Punktschweißnahtprüfung im Karosseriebau
- Schweißnahtprüfung an Batteriemodulen
- Qualitätssicherung in der Halbleiterfertigung
- Prüfung von Faserverbundwerkstoffen (Composites)
Mit dem laserbasierten Prüfsystem von Xarion wird die Ultraschallprüfung nicht nur automatisierbar, sondern auch roboterfähig und inline-tauglich. Eine Lösung, die manuelle Prozesse überflüssig macht und neue Maßstäbe in der Qualitätssicherung setzt.
Werkstoffprüfung für Wasserstoff-Anwendungen von Metall und Kunststoff
18.01.2024 | Im Zuge der steigenden Bedeutung von Wasserstoff als umweltfreundlicher Energiequelle legt die österreichische Scioflex Hydrogen GmbH großen Wert auf die präzise Überprüfung und Zertifizierung von Wasserstoffprodukten.
Die Verwendung fortschrittlicher Zwick Roell Prüfmaschinen im Prüflabor ermöglicht realitätsnahe und zuverlässige Materialtests. Diese Tests sind entscheidend, um Herausforderungen wie Wasserstoffversprödung zu begegnen und die Materialintegrität unter Wasserstoffeinfluss genau zu bewerten.
„Mit den Zwick Roell Prüfsystemen können wir die Materialeigenschaften unter Anwendungsbedingungen perfekt charakterisieren. Dies ermöglicht es uns, ein komplett neues Feld der Materialcharakterisierung unter Einfluss von Wasserstoff zu erschließen“, kommentiert Dr. Bernd Schrittesser, Geschäftsführer der Scioflex Hydrogen GmbH.
Zwei Werkstoffprüfmaschinen – mehrer Prüfverfahren
Scioflex Hydrogen setzt in seinem Prüflabor die Zeitstandprüfmaschine Kappa 100 SS-CF und die servohydraulische Zwick Roell HA100 für umfassende Materialtests ein. Diese hochmodernen Prüfmaschinen werden für vielfältige Tests an Metallen und Kunststoffen genutzt.
Darunter zählen im Bereich Metalle Hohlprobenprüfungen, Zugversuche und Ermüdungsversuche an Gewindeproben, sowie bruchmechanische Untersuchungen an CT Proben 1/2‘. Zu den Prüfungen an Kunststoffen zählen Zugversuche, dynamisch mechanische Charakterisierungen, Ermüdungsversuche und verschiedene bruchmechanische Untersuchungen.
Die Kombination dieser Maschinen erlaubt ein breites Prüfspektrum an Frequenz und Last. Sie ergänzen sich in puncto Prüfgeschwindigkeit von langsam mit der Kappa 100 SS-CF zu schnell mit der servohydraulischen Prüfmaschine HA100.
Mit beiden Prüfmaschinen kann im Bereich niedriger Dehnraten gearbeitet werden, um Slow Strain Rate Tests (SSRT) Untersuchungen durchzuführen sowie bis zu einer Frequenz von 20 Hz, bruchmechanische oder Ermüdungsexperimente zu implementieren. Dank verschiedener Kraftsensoren lassen sich zudem unterschiedliche Lastbereiche bis 100 kN abdecken sowie optional eine Temperierkammer für Messungen im Temperaturbereich -40° bis 100 °C implementieren.
Spezielle Werkstoffprüfung
Härteprüfung | nach Vickers, Rockwell, Brinell & Co.
Chronologie & Archiv
Die nachfolgenden Berichte dokumentieren Entwicklungen der vergangenen Jahre (ab 2018).
22.10.2020 | Weiss Umwelttechnik hat an der Forschungsstelle der EU, dem Joint Research Centre (JRC), einen speziellen Prüfstand für Lithium lohnen Speicher geplant und umgesetzt. Der Batteriespeicher Prüfstand mit hoher Energiedichte gestattet erstmals CT Aufnahmen während des Betriebs der Batterien unter Stressbedingungen.
Die wesentlichen Umwelteinflüsse auf die Batterie in Elektroautos, E-Bikes, Solarstrom oder Photovoltaikanlage sind Hitze, Kälte und Feuchtigkeit. Mit der Prüfanlage lässt sich erforschen, wie sich die Batterien für Stromspeicher unter Umwelteinflüssen verändern. Die Wissenschaftler am JRC erwarten anhand der Testergebnisse, Sicherheit, Lebensdauer und Speicherkapazitä eines Batteriespeichers verbessern zu können. Die Entwicklung von EU-Normen ist ein weiteres Ziel der Batterie Speicher Prüf Anlage.
Chemische Prozesse dynamisch verfolgen
Zudem wollen die Forschenden interne Schwachstellen der Batteriespeicher mit Hilfe von Computertomographie (CT) Aufnahmen finden. Damit können die chemischen Prozesse innerhalb des Batteriespeichers im Stresstest dynamisch verfolgt werden.
Der externe Prüfraum für Batteriespeicher ist auf einer Linearführung verfahrbar. Damit lassen sich die CT-Aufnahmen scharf stellen. In Kombination mit einem Drehtisch ist eine 360 Grad Ansicht der Speicher während der Stresstests möglich. Die Batteriespeicher werden bis über die üblichen Belastungsgrenzen hinaus mit extremen Umweltbedingungen und gleichzeitiger Strombelastung während der CT Aufzeichnung gestresst.
Zum Schutz des Personals vor der CT Strahlung wurde der externe Prüfraum in einem mit Blei ummantelten Aufstellraum errichtet. Beim Stressen der Batterien kann es zudem zu Überhitzung, Feuer oder gar Explosion kommen. Um einer Explosion vorzubeugen, ist der Prüfraum mit Schutzmaßnahmen für eine Atex-Klassifizierung der Zone 1 errichtet.
Schutzmaßnahmen für Batteriespeicher Prüfraum
Weiss Umwelttechnik hat die Anlage mit Schutzmaßnahmen entsprechend Eucar Hazard Level 6 ausgestattet. Das Konditioniergerät steht außerhalb des von den Strahlen ungeschützten Aufstellraums. Um Öffnungen für austretende Strahlungen zu vermeiden, mussten die Versorgungsrohre für Klimatisierung und Verrohrung für die Gasabfuhr über ein Rohrlabyrinth aus dem Blei isolierten Raum abgeführt werden.
Als Schutzmaßnahme ist z. B. eine permanente, sauerstoffgesteuerte Inertisierung umgesetzt. Außerdem wird nur so viel Stickstoff eingeleitet, wie es sicherheitstechnisch nötig ist. Vier verschiedene Gassensoren überwachen den Prüfraum. Zwei Gassensoren inspizieren den mit Blei ummantelten Aufstellraum, damit Leckagen im Batterie Speicher erkannt werden können.
Für den Bau des Batterie Prüfstands im niederländischen Petten wurde die Fraunhofer-Gesellschaft beauftragt. Sie erforschte auch das Material, welches die nötige Durchlässigkeit für die CT Strahlung gestattet und im Gegenzug die Gasdichtheit des Prüfraums sicherstellt. Zusammen mit Diondo, Spezialist für industrielle CT, hat Weiss Umwelttechnik den klimatischen Teil der Prüfanlage inklusive aller Sicherheitsmaßnahmen geplant und realisiert.
04.04.2018 | Industrielle Computertomographie (CT) ist längst als Standardverfahren für zerstörungsfreie Werstoffprüfungen etabliert. Dank der Möglichkeit komplexe innere und äußere Merkmale präzise zu analysieren, zu überprüfen und zu vermessen erfreut sich die CT weiterwachsender Beliebtheit. Besonders wertvolle Informationen bietet das Verfahren, wenn das Werkstück unter realistischen Betriebsbedingungen untersucht werden kann, so wie es Diondo mit der „In-situ-CT“ realisiert hat.
Klimakammern, die definierte Temperaturen (oder Temperaturverläufe) erzeugen und aufrechterhalten können, sind ein fester Bestandteil heutiger Qualitätssicherung und dienen zum Nachweis von Lager- oder Alterungsprozessen sowie der Funktionsfähigkeit von Bauteilen in einem bestimmten Klima. Diese Erkenntnisse tragen wesentlich zur Erhöhung der Produktlebensdauer und Sicherheit der Anwender bei. Die In-situ-CT vereint diese beiden Verfahren zur Bauteilprüfung. Das Computertomographie-System hat eine integrale, große Klimakammer.
Die im Zuge der Elektromobilität eingesetzten Li-Ion-Batterien stellen die Automobilindustrie gerade wegen der enormen Energiedichte vor sicherheitsrelevanten Fragen: Wie wirkt sich die Temperatur auf die innere Struktur und Geometrie des Materials aus? Wie ist das Verhalten der Werkstoffe bei langanhaltend hohen oder tiefen Temperaturen oder starken Temperaturschwankungen? Die In-situ-CT gewährt einen hochauflösenden Blick in das Innere der Batterie, und dies bei Temperaturen zwischen -72° und + 180 °C. Wegen der Kombination aus hoher Dichte und den vergleichsweise großen Abmessungen solcher Batterien kommt eine 600 kV Hochleistungs-Röntgenröhre zum Einsatz.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: Diondo, Freudenberg, Xarion, Zwick Roell.
