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Messsystem Einschlüsse in Aluminiumschmelzen mit Ultraschalls sicher erkennen

Quelle: Fraunhofer IZFP 2 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverf. IZFP
halstrup-walcher GmbH
Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG
Novotechnik Messwertaufnehmer OHG

Forscher am Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP haben mit AloX ein Messsystem entwickelt, das die schnelle, dauerhafte und präzise Bestimmung des Grades an nichtmetallischen Einschlüssen in Aluminiumschmelzen erlaubt. 

Maßgeschneidert auf die individuellen Anforderungen der Industrie: AloX auf der Sensor+Test 2026 in Nürnberg.(Bild: Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser)
Maßgeschneidert auf die individuellen Anforderungen der Industrie: AloX auf der Sensor+Test 2026 in Nürnberg.
(Bild: Fraunhofer IZFP / Uwe Bellhäuser)

In Zeiten knapper Ressourcen und strenger Klimaziele gewinnt der Werkstoff Aluminium zunehmend an Bedeutung. Er ist mit kleinem Energieaufwand recyclebar und verfügt mit seinem sehr geringen Gewicht bei gleichzeitig guter Festigkeit über eine einzigartige Kombination an Eigenschaften. Das macht Aluminium unverzichtbar für viele Anwendungsfelder, z. B. den Leichtbau. Entscheidend für den sicheren und nachhaltigen Einsatz von Aluminium ist dabei eine ausreichend gute Materialqualität.
Aluminiumschmelze sollte möglichst rein sein, da sich Fremdstoffe in Form von Partikeln später negativ auf die Bauteileigenschaften auswirken. Diese meist nichtmetallischen Einschlüsse setzen die mechanischen Eigenschaften herab, da sie im Bauteil wie Kerben oder Anrisse wirken. Gerade in der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt können daraus resultierende Materialschäden gravierende Folgen haben. Deshalb sollten Einschlüsse in der Schmelze schon möglichst frühzeitig bestimmt werden, denn so gelangen diese gar nicht erst in das spätere Bauteil. Bisherige Ansätze, Partikel in Schmelzen nachzuweisen, waren entweder zu zeitaufwendig, zu teuer, ungenau, nicht reproduzierbar oder nur von Experten durchführbar.

Ultraschallmesstechnik passt sich an die Bedingungen der Schmelze an

Mit dem Messsystem AloX von Fraunhofer IZFP steht der Industrie nun ein Verfahren zur Verfügung, das schnell, sicher und preiswert ist. Das System hat einen ultraschallbasierten Ansatz. Dadurch, dass AloX Verunreinigungen bereits während der Herstellung in der Aluminiumschmelze erkennt, kann ein hoher Grad an Produktqualität gewährleistet werden. Hierfür wird auf das Prinzip der Ultraschallrückstreuung zurückgegriffen: In die Aluminiumschmelze wird Ultraschall eingekoppelt und die reflektierten Ultraschallanteile detektiert. So lassen sich die Anzahl der Einschlüsse, deren Größe und ihre Verteilung qualifizieren. AloX ist sehr flexibel und kann sowohl in der Rinne als auch im Tiegel messen. Auch in schwierigen Messpositionen ist das System einsetzbar, wodurch eine lückenlose Überwachung der Schmelzequalität gewährleistet werden kann. Seine Bedienung erfordert zudem kein Expertenwissen. Die Messung kann daher von den Mitarbeitenden im Gießereibetrieb durchgeführt werden.
Als nächsten Schritt planen die Forschenden, den Technologieausbau des Messsystems: „Was in Aluminiumschmelzen funktioniert, könnte auch in anderen Schmelzen funktionieren. Vorerst haben wir in erster Linie niedrig schmelzende Legierungen ins Auge gefasst, allen voran Magnesium, Zinn und Zink, die alle auch in dem Bereich kleiner als 600°C liegen. Langfristig könnte man jedoch auch Stahl als Zielschmelze in Betracht ziehen“, erläutern Dr. Thomas Waschkies und Andrea Mroß.

Live auf der SENSOR+TEST: Forschende zeigen Messsystem AloX

Die projektverantwortlichen Forschenden Dr. Thomas Waschkies und Andrea Mroß stellen AloX auf der Fachmesse Sensor + Test vom vom 9. bis 11. Juni 2026 in Nürnberg vor. Hierfür haben sie ein System mit vor Ort. Besuchern können sich so ein Bild von den vielen Vorzügen des Systems machen und mit den beiden in Austausch kommen.
Halle 1/ Stand 1-317

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