Wanddickenmessgerät

In vielen Bereichen der Industrie werden bei Produktprüfungen Wandungsdicken oder Wandstärken kontrolliert. Häufig werden mit einem Wanddickenmessgerät Messungen an Rohlingen im Wareneingang und an Produkten im Verlauf der Fertigung ausgeführt. Auch bei Reparaturen oder Erweiterungen an Maschinen oder Bauwerken ist es wichtig, die Wanddicken vorhandener Konstruktionselementen zu kennen. Bei Verschleißteilen kann mit dem Wanddickenmessgerät die noch verfügbare Dicke ermittelt werden. 

Vor der Entscheidung für ein bestimmtes Wanddickenmessgerät oder eine bestimmte Methode der Dickenmessung muss geklärt werden, welche Messbedingungen durch die Anwendung vorgegeben sind. Viele Messmethoden funktionieren schnell und zerstörungsfrei, benötigen aber entweder Zugang zu beiden Wandoberflächen, aufwändige Technik oder sind auf spezielle Materialien begrenzt.

Folgende Fragen helfen, die Suche nach einem passenden Gerät einzugrenzen:

• Soll die Gesamtdicke oder auch die Dicke von Teilschichten bestimmt werden?

• Sind beide oder nur eine der Wandoberflächen zugänglich?

• Soll stationär oder an wechselnden Orten gemessen werden?

• Soll im laufenden Prozess gemessen und dieser beeinflusst werden?

Messschablonen können einfach mit der passenden Lochung, Einkerbung oder Markierung an den Materialquerschnitt gehalten und dann abgelesen werden. Übliche Schablonen, Messschieber, Messkluppen oder Bügelmessschrauben sind als Wanddickenmessgerät aber nur dann einsetzbar, wenn beide Wandbegrenzungsflächen für sie zugänglich sind. Bei Glasdickenschablonen für Flachglas genügt eine zugängliche Fläche. Die Glasdicke kann dann aufgrund der an beiden Glaskanten gespiegelten Kontrolllinie bestimmt werden. Diese Geräte sind unabhängig von der Materialart und von den Umgebungsbedingungen einsetzbar. Mit speziellen Messkluppen und Messzangen können auch profilierte Querschnitte und verbleibende Wandstärken an Nuten oder Sacklöchern ermittelt werden. 

Mikroskope können als Wanddickenmessgerät für sehr geringe Wanddicken eingesetzt werden. Die mikroskopische Messung ist zudem als Vergleichsmethode für alle anderen Methoden geeignet. Der Wandquerschnitt wird mit einem Auflichtmikroskop betrachtet und ausgemessen. Sollen einzelne Schichten unterschieden werden, wird eine feingeschliffene Oberfläche benötigt. Das Verfahren der optischen Messung an der Querschnittsfläche ist in DIN EN ISO 1463 geregelt. Es ist für Dicken ab drei Mikrometer geeignet. Für dünnere Schichten können Schrägschliffe oder das Kalottenschliffe eingesetzt werden. Die vergrößerten Messflächen können besser erfasst und danach gemäß ihres Schleifwinkels in Wand- bzw. Schichtdicken umgerechnet werden. 

Ein Wanddickenmessgerät mit Ultraschallsensoren ermittelt die Wandstärke über die Zeitdauer, mit der der Schall das Material durchläuft. Bei vielen Gerätemodellen sind der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger im gleichen Bauteil angeordnet. Dieser Sensor wird auf das zu messende Bauteil aufgesetzt. Der Kontakt zur Bauteiloberfläche kann durch Koppelgel verbessert werden. Der vom Wanddickenmessgerät gesendete Schall durchläuft das Material des Bauteils und wird an der gegenüberliegenden Grenzfläche teilweise reflektiert. 

Durch die am Empfänger auftreffenden Reflexionen wird die Zeit für Hin- und Rücklauf bestimmt. Aus dieser Zeit und der spezifischen Schallgeschwindigkeit des Materials kann im Gerät die zurückgelegte Strecke berechnet werden. Zur korrekten Bestimmung der Wanddicke mit dem Ultraschall-Verfahren muss die Schallgeschwindigkeit des Materials bekannt sein und im Wanddickenmessgerät eingestellt werden können. Bei einigen Gerätemodellen kann die Schallgeschwindigkeit eines Materials an einem Probeteil mit bekannter Dicke bestimmt und dann für die Messung im Gerät hinterlegt werden.

Das magnetinduktive und das Wirbelstromverfahren funktionieren nur bei metallischem Untergrund. Ein Wanddickenmessgerät zur Dickenmessung von Materialien auf metallischen Untergründen besitzt meist Kombisensoren mit denen sowohl magnetinduktive als auch wirbelstrombasierte Messungen durchgeführt werden können. Zur Messung muss der Sensor auf die Messstelle gesetzt werden. Zwischen der Entfernung von der Sensorspitze bis zum magnetischen oder elektrisch leitfähigen Material und der Stärke des empfangenen Signals besteht ein direkter Zusammenhang, der als Distanz bzw. Dicke angezeigt wird.

Beim magnetinduktiven Verfahren wird mit niederfrequentem Strom ein magnetischer Fluss zum ferromagnetischen Grundmaterial erzeugt. Die Sonde erfasst dann den durch das dazwischenliegende nichtferromagnetische Material höheren magnetischen Widerstand. Aus diesem Messwert kann die Dicke des aufgebrachten Materials bestimmt werden. Ein magnetinduktives Wanddickenmessgerät kann die Dicke nichtmagnetischer Materialien bestimmen, wenn sich genügend magnetisches Material auf der vom Sensor abgewandten Seite befindet. Damit ist die Prüfung der Dicke von nichtmagnetischen Materialien einfach und zerstörungsfrei möglich. Auch Wandungsdicken von Hohlkörpern, Rohren oder Gehäusen können gemessen werden, wenn auf der Innenseite ein passendes Eisenstück als Gegenstück für die Messung platziert werden kann.

Ein Wanddickenmessgerät auf Wirbelstrombasis bewirkt durch hochfrequenten Strom Wirbelströme in leitfähigen Materialien. Wenn sich zwischen Sonde und elektrisch leitfähigem Grundmaterial nichtleitendes Materia befindet, überlagert das resultierende Magnetfeld das Magnetfeld des Sensors weniger stark. Daraus lässt sich die Dicke des nichtmetallischen Materials bestimmen. Auch mit diesem Verfahren können Wandungsdicken von Hohlkörpern, Rohren oder Gehäusen bestimmt werden, wenn auf der Gegenseite ein passendes Teil aus nichtmagnetischem Metall angelegt werden kann.

Das Laser Wanddickenmessgerät funktioniert als Entfernungsmesser. Es kann eingesetzt werden, wenn getrennte Messungen zum Materialuntergrund und zur Materialoberfläche möglich sind. In Fertigungsprozessen kann so beispielweise die Dicke des Materials auf einem Arbeitstisch oder einer Förderstrecke bestimmt werden. Ein Laser Wanddickenmessgerät erfasst die Messwerte sehr schnell und berührungslos. Dazu wird die Reflexion des abgestrahlten Laserlichts ausgewertet. Zur kontinuierlichen Produktionsüberwachung können mehrere Laserentfernungsmesser hintereinander oder parallel eingesetzt werden. Die Methode eignet sich mit angepasstem Laserlicht auch für glühendes, transparentes oder organisches Material. 

Die Röntgenfluoreszenzanalyse erlaubt die qualitative und quantitative Bestimmung sehr dünner Materialien. Sie ist anwendbar für Dicken von weniger 0,2 bis weit über 50 Mikrometer. Dabei wird das untersuchte Material durch Röntgenstrahlung angeregt und gibt eine materialspezifische Fluoreszenzstrahlung ab, die vom Wanddickenmessgerät ausgewertet werden kann. Die Materialdicke kann aufgrund der Intensität der Fuoreszensstrahlung ermittelt werden. Vorteile der Messmethode mit Röntgenfluoreszenz sind die schnelle und zerstörungsfreie Messung von Einzel- und Mehrfachschichten und die hohe Genauigkeit. Außerdem ist das Verfahren unabhängig von den elektrischen und magnetischen Eigenschaften des Materials.