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Technik

Control 2025 – XARION Laser Acoustics: Qualität als Wettbewerbsvorteil – warum sie heute wichtiger ist denn je

14. April 2025 – 08:57

XARION Laser Acoustics GmbH stellt ihre Palette an Prüftechnologien unter anderem auf der diesjährigen Control in Stuttgart von 6. bis 9. Mai in Halle 9, Stand 209 aus.

BildQualitätssicherung bedeutet vor allem: die Gewährleistung von Sicherheit und Kundenzufriedenheit. Je nach Branche kann das unterschiedliche Schwerpunkte haben – vom frühzeitigen Erkennen potenzieller Materialschäden in der Luftfahrt über die Vermeidung von Schweißfehlern im Automobilsektor bis hin zum Schutz sensibler Bauteile in der Mikroelektronik.

Genau hier setzt XARION Laser Acoustics GmbH aus Wien an: Ihr einzigartiges Inspektionssystem erfasst Ultraschallbilder vollständig berührungslos und automatisiert. Dadurch lassen sich selbst winzige Defekte schnell und präzise identifizieren – von Delaminationen und Rissen bis zu feinen Schweißfehlern. Das Ergebnis ist eine Qualitätssicherung, die Sicherheit erhöht und nachhaltig Vertrauen stärkt.

Ultraschallprüfung neu gedacht: Das Fundament der modernen Qualitätssicherung

Qualitätssicherung bedeutet, mögliche Defekte in Produkten oder Prozessen frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Eine bewährte Methode ist hierbei die Ultraschallprüfung: Hochfrequente Schallwellen durchdringen das Material und machen kleinste Risse, Lufteinschlüsse oder Delaminationen sichtbar, ohne das Bauteil zu beschädigen. In Branchen wie Luftfahrt, Automobilindustrie oder Mikroelektronik hat sich dieses Verfahren längst als Standard etabliert, weil es eine präzise, schnelle und zerstörungsfreie Kontrolle ermöglicht.

XARION Laser Acoustics geht mit seinen Sensoren einen Schritt weiter: Statt üblicher Kontaktmedien wie Wasser oder Gel nutzt das Unternehmen ein patentiertes Optisches Mikrofon, das vollständig berührungslos arbeitet und ohne Kontakt zum Prüfling auskommt.

Daher gelingt, was bisher schwierig war: Die Integration der Ultraschall-Prüfung in automatisierte Fertigungslinien, weg von der manuellen Prüfung zur Roboter-basierten Prüfung. Der einzigartige Laser-Sensor erfasst Ultraschallwellen, ohne selbst in Schwingung zu geraten, und bietet dadurch eine außergewöhnliche Präzision und hohe Frequenzbandbreite. Die berührungslose Sensortechnologie lässt sich einfach in bestehende Fertigungslinien integrieren, oder die Sensorik kann Teil von neuen Anlagen sein. „Mit unserem LEA-Prinzip, kurz für ‚Laser Excited Acoustics‘, regen wir das Bauteil mithilfe eines gepulsten LIDAR-Lasers gezielt an“, erläutert Balthasar Fischer, Gründer und CEO der XARION Laser Acoustics GmbH. „Durch den thermoelastischen Effekt entsteht so direkt im Bauteil Ultraschall, den wir mit dem Optischen Mikrofon erfassen können. All das geschieht vollständig berührungslos und ohne das Bauteil zu beschädigen, was uns eine präzise Identifikation unterschiedlichster Fehlstellen in verschiedensten Industriebereichen ermöglicht.“

Die frühzeitige Defekterkennung spart Kosten: Sie minimiert Fehlproduktionen, schont Material und optimiert Arbeitszeit. So amortisiert sich die Investition in XARIONs Prüfsystem rasch.

Anwendungsbereiche

Echtzeit-Überwachung beim Ultraschallschweißen: „Hinhören“ im richtigen Moment

Manche Fertigungsprozesse „erzählen“ bereits während ihrer Ausführung, ob alles nach Plan verläuft. Was für uns wie ein gleichförmiges Surren oder Kreischen klingt, nimmt XARIONs Ultraschallsensor als detailreichen Klangteppich wahr und analysiert ihn in Echtzeit. So lassen sich kleinste Veränderungen in der Akustik aufspüren, die auf Abweichungen im Prozess hinweisen können.

Ein anschauliches Beispiel hierfür ist das Ultraschallschweißen. Dabei werden zwei Teile mithilfe einer Sonotrode durch Reibungswärme miteinander verschweißt – in der Automobilbranche etwa bei der Verbindung von Kabelsträngen oder Befestigungselementen aus Kunststoff, in der Luftfahrt bei der Fertigung komplexer CFK-Bauteile oder in der Elektronik beim Zusammensetzen kleiner Schaltungen und Kabelverbindungen. Während dieses Vorgangs entstehen Schallsignale, die mehrere hundert Kilohertz erreichen können. Das Optische Mikrofon „lauscht“ diesen Geräuschen berührungslos und erkennt bereits minimale Schwankungen im Prozessablauf in Echtzeit. Dadurch kann schon während des Schweißprozesses eine Aussage zur Haltekraft der Schweißung gemacht werden.

Diese Form der Prozessüberwachung ist längst nicht nur für Prototypen oder Kleinserien geeignet. Dank der hohen Messgeschwindigkeit im Bereich von Millisekunden und präzisen Erkennung kann das Optische Mikrofon auch in großen Serienfertigungen eingesetzt werden.

Von Smart Bonding zur Smart Prüfung von Autos

Klebeverbindungen spielen in der Automobilindustrie eine immer größere Rolle. Gleichzeitig steigen auch die Anforderungen an die Qualitätssicherung: Fehlstellen können zu instabilen Verbindungen und potenziellen Sicherheitsrisiken führen. „Gerade bei modernen Klebeprozessen ist die Detektion selbst feinster Defekte entscheidend, um potenzielle Gefahren frühzeitig auszuschließen. Was es bedeuten würde, wenn im Flugzeug eine Klebestelle nicht hält, möchte man sich lieber nicht ausmalen“, betont Geschäftsführer Balthasar Fischer. Genau hier setzt das LEA-Prinzip an, um völlig kontaktfrei und ohne Koppelmittel Defekte schnell und präzise aufzuspüren. „Zugleich bietet unsere Lösung genügend Flexibilität, um unterschiedlichste Materialkombinationen zu prüfen – von speziell formulierten Klebstoffen über Keramik, Kohlefasern bis hin zu Stahl, Aluminium und verschiedenen Metalllegierungen“, fügt Fischer hinzu. So profitieren Hersteller und Zulieferer unterschiedlicher Branchen gleichermaßen von stabilen, gleichmäßig verteilten Klebestellen, die die Sicherheit verbessern, und auch Gewicht und damit Kraftstoff- bzw. Energieverbrauch senken.

Die gleiche Technologie eignet sich auch für die automatisierte Inspektion von Schweißpunkten und -nähten. Dies können Widerstandsschweißpunkte im Karosseriebau sein, oder Laserschweißnähte auf Stahlblech. Auf Basis der vom Laser erzeugten Ultraschallimpulse kann XARIONs NDT-System potenzielle Fehlstellen wie unvollständige Schweißverbindungen, zum Beispiel Anbindungsfehler, identifizieren. Das Prüfsystem integriert sich nahtlos in Produktionslinien und ermöglicht kontinuierliche Überwachung. So lassen sich Klebeverbindungen und Schweißpunkte verlässlich prüfen – für mehr Qualität und Sicherheit im Automobilbau.

Von der Batteriezelle bis zum Modul: ZfP-Lösungen für die Energiespeicher der Zukunft

Mit der rasanten Entwicklung der Elektromobilität ist die Produktion von Batterien und zugehörigen Komponenten wie Modulen und Packs in den letzten Jahren stark gestiegen. Allerdings hält die Qualitätskontrolle dieser komplexen Bauteile oft nicht Schritt mit der raschen Industrialisierung. Genau hier kommt XARIONs zerstörungsfreies Prüfsystem ins Spiel, um Sicherheitsrisiken zu minimieren und Prozesse zu optimieren.

In der modernen Batteriefertigung spielen verschiedene Faktoren eine entscheidende Rolle für die Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Energiespeichern. Ein wesentlicher Aspekt ist die Elektrolytverteilung in der Batteriezelle. Sowohl bei prismatischen, zylindrischen als auch bei Pouchzellen kann mithilfe des LEA-Verfahrens erkannt werden, ob das Elektrolyt gleichmäßig verteilt ist, insbesondere nach der Formation, d.h. dem ersten kontrollierten Lade- und Entladeprozess, in dem sich die endgültige chemische Struktur der Zelle ausbildet. Frühzeitig identifizierte Mängel wie unzureichend benetzte Bereiche lassen sich noch vor dem Einbau in Module oder Packs aussortieren, sodass Fehlchargen in weiterführenden Produktionsschritten vermieden werden. Darüber hinaus erhalten Forschende und Prozessverantwortliche wertvolle Daten, um ihre Zellfertigungsprozesse kontinuierlich zu optimieren.

Sobald die einzelnen Zellen zu Modulen zusammengefasst werden, rückt die Wärmeleitpaste in den Fokus. Der Thermoleitkleber im Batteriemodul oder in der Batteriewanne sorgt für eine gute Wärmeabfuhr nach außen, eine entscheidende Eigenschaft bei Elektrofahrzeugen, um Brände zu vermeiden. Eine korrekte Verteilung der Wärmeleitpaste ist essenziell, um ein effizientes Wärmemanagement sicherzustellen und Überhitzungen oder Hotspots zu vermeiden. „Gerade in der Automobilbranche, in der Qualitätssicherung eine unabdingliche Rolle spielt, bietet die Möglichkeit zerstörungsfrei und automatisiert zu prüfen – beispielsweise Batterien auf Thermoleitpasten-Anbindung – eine erhebliche Kostenersparnis zum derzeitigen manuellen und zerstörenden Prüfverfahren“, erklärt Ryan Sommerhuber, Vertriebsleiter bei XARION. Das LEA-Prinzip ermöglicht hier eine zerstörungsfreie Prüfung, die selbst dann funktioniert, wenn Kühlkanäle in der Kühlplatte integriert sind und die Oberfläche uneben ist. Dank einseitiger Messung und berührungsloser Schallregistrierung werden Unregelmäßigkeiten in der Paste zielsicher aufgespürt. Das ist mit herkömmlichen Ultraschallmessgeräten unmöglich, weil sie aufgrund der unebenen Oberfläche nicht angekoppelt werden können. In einem Röntgen- oder CT-Bild wiederum können Anbindungsfehler leicht übersehen werden, weil die Ablösungen so dünn sein können, dass sie das Auflösungsvermögen eines CTs überschreiten.

Auch Busbar Welds, also die Schweißverbindungen zwischen den einzelnen Zellen oder Zellverbunden, lassen sich mithilfe dieses Verfahrens zuverlässig überprüfen. Häufig werden solche Verbindungen klassisch über Widerstandsmessungen beurteilt. Das liefert jedoch nicht immer aussagekräftige Ergebnisse: Selbst bei guter Kontaktleitfähigkeit können strukturelle Mängel wie Anbindungsfehler („Lack-of-fusion“) vorliegen, die sich erst später als Sicherheitsrisiko erweisen. Mit dem LEA-Verfahren erkennt man diese Fehler bereits frühzeitig: Ein sogenanntes Ultraschall C-Bild gibt Aufschluss über die Schweißnahtqualität, indem es problematische Stellen genau abbildet. Auf diese Weise lassen sich Ausfälle und Rückrufaktionen im Voraus minimieren und die Batteriemodule sicher in den weiteren Produktionsprozess überführen.

Nur ein Puls? Mehr als genug für die Mikroelektronik

In der Welt der Mikroelektronik können oft winzigste Fehlstellen – etwa Delaminationen, Lufteinschlüsse oder unzureichend versiegelte Verbindungen in Chips, Sensoren oder Leiterplatten – die Funktionalität und Zuverlässigkeit des gesamten Bauteils drastisch beeinträchtigen. Solche Defekte könnten prinzipiell auch durch ein zeilenweises Abscannen des gesamten Bauteils erfasst werden. XARION bietet jedoch eine besonders effiziente Alternative, die sich ideal für die Serienfertigung eignet: die Einzelschuss-Messung.

„Man kann sich das wie bei einem erfahrenen Gitarristen vorstellen, der mit einem einzigen Akkord erkennt, ob seine Saiten verstimmt sind oder nicht“, erklärt Fatih Okçu, Applikationsingenieur bei XARION. „Wir regen das Bauteil einmalig mit einem Laserpuls an und können anhand dieses einzelnen Impuls-Echos erkennen, ob beispielsweise Delaminationen oder Fehlverklebungen vorliegen – ganz ohne aufwendiges, flächiges Scannen.“ Da das Optische Mikrofon alle entstehenden Schallwellen unmittelbar „hört“, lassen sich, je nach Anlagenkonfiguration, mehrere Hundert bis Tausende Teile pro Minute überprüfen.

Die Inline-Monitoring-Fähigkeit dieser Methode macht sie ideal für Fertigungslinien, in denen große Stückzahlen in kurzer Zeit verarbeitet werden. Obendrein ist sie skalierbar: Vom Laboreinsatz in kleineren Stückzahlen bis hin zu vollautomatisierten Großserien -das Verfahren passt sich flexibel an die jeweiligen Anforderungen an. XARIONs Einzelschuss-Messung bietet so eine moderne Antwort auf steigende Qualitätsansprüche und schützt vor kostspieligen Ausfällen.

Hoch hinaus: Wenn berührungslose Prüfverfahren und Robotik den Flugzeugbau beflügeln

In der Luft- und Raumfahrtindustrie sind Leichtbaumaterialien wie CFK (Carbonfaserverstärkte Kunststoffe) längst zum Standard geworden. Allerdings bergen diese Hightech-Werkstoffe auch versteckte Risiken: Selbst winzige Fehlstellen können die Stabilität erheblich beeinträchtigen. Um solchen Gefahren vorzubeugen, setzen Kunden auf XARIONs LEA-basiertes Prüfsystem, das sich nahtlos in roboterbasierte Fertigungs- und Prüfumgebungen integrieren lässt. Dank dieser Flexibilität ist sogar eine großflächige Inspektion großer CFK-Komponenten – etwa Flugzeugrümpfe oder Tragflächen – in einem einzigen Durchgang möglich, sofern mehrere Roboter parallel eingesetzt werden.

Je nach Zugänglichkeit des Bauteils kann die Messung einseitig oder im Transmissionsmodus erfolgen, bei dem die gegenüberliegende Seite als Sensor- bzw. Anregungsbereich dient. In beiden Varianten erkennt das System selbst kleinste Fehlstellen. Zusätzlich erlaubt das Pulse-Echo-Setup eine Tiefenbestimmung der Defekte, sodass Ingenieurinnen und Ingenieure genau wissen, wo sich potenzielle Schwachstellen verbergen.

„Gerade in der Luftfahrt sind die Bauteile nicht immer geradlinig wie ein Flügel und dürfen durchaus komplexe Geometrien aufweisen“, erläutert Fischer. „Für unsere laserbasierte Ultraschallprüfung ist das jedoch kein Problem, weil wir unsere kompakten Sensorköpfe nicht nur an klassischen Scannersystemen, sondern auch an sämtlichen gängigen Robotersystemen montieren können. So gelingt es uns, selbst ungewöhnlich komplex geformte Oberflächen umfassend und effizient zu prüfen.“ Diese 3D-Messung erfolgt kontaktfrei, indem der Prüfkopf den Konturen des Bauteils folgt, und wird anschließend in der von XARION entwickelten LEAdesk-Software dreidimensional dargestellt und automatisiert weiterverarbeitet.

Fazit: Qualitätssicherung neu gedacht – schneller, präziser, automatisiert

Die Einsatzbeispiele zeigen eindrucksvoll, wie vielseitig XARIONs berührungslose Ultraschalltechnologie ist: Von der Automobilbranche über die Batteriefertigung und Mikroelektronik bis hin zur Luft- und Raumfahrt profitieren Unternehmen von effizienteren Prozessen und höherer Produktzuverlässigkeit.

Der Verzicht auf Koppelmittel, die Integration in automatisierte Prozesse sowie flexible Prüfmethoden – etwa Einzelschuss-Messungen oder 3D-Scans – eröffnen neue Möglichkeiten in der Qualitätssicherung. Was zunächst als reine Defektsuche beginnt, entwickelt sich zu einem zentralen Baustein umfassender Prozessoptimierung.

Dank schnellerer und präziserer Fehlererkennung lassen sich Ausschussquoten deutlich senken und Kosten reduzieren. Gleichzeitig liefert die Technologie tiefgreifende Analysen und ermöglicht eine Echtzeitüberwachung, die kontinuierliche Verbesserungen der Fertigungslinien fördert. So entsteht eine moderne Qualitätssicherung, die über klassische Prüfstationen hinausgeht und nahtlos in vollautomatisierte Produktionsumgebungen integriert werden kann – ideal für die Anforderungen komplexer Produkte.

XARION Laser Acoustics GmbH stellt ihre Palette an Prüftechnologien unter anderem auf der diesjährigen Control in Stuttgart von 6. bis 9. Mai in Halle 9, Stand 209 aus. DI (FH) Ryan Sommerhuber und Dipl.-Ing. Tobias Hötzer stehen dort für Erstgespräche und konkrete Anfragen zur Verfügung.

Weitere Information unter: https://www.xarion.com 

Verantwortlicher für diese Pressemitteilung:

XARION Laser Acoustics GmbH
Frau Eva Porodko
Ghegastraße 3
1030 Wien
Österreich

fon ..: +43 1 907 60 76 24
web ..: https://www.xarion.com
email : e.porodko@xarion.com

Die XARION Laser Acoustics GmbH mit Sitz in Wien wurde im Jahr 2012 von Dr. Balthasar Fischer gegründet. Das Unternehmen entwickelte ein laserbasiertes, optisches Mikrofon, mit dessen Hilfe sich kontaktfreie Ultraschallprüfung und industrielle Prozessüberwachung mit Ultraschall auf eine zuvor nicht mögliche Art umsetzen lassen. Zu den Anwendern zählen im Allgemeinen automatisierte Fertigungsbetriebe, deren Produkte und die darin verwendeten Werkstoffe hohen Qualitätsstandards genügen müssen; im Speziellen die Automobil- und Flugzeugindustrie sowie metallverarbeitende Unternehmen, die das optische Mikrofon zur Werkstoff- und Werkzeugprüfung nutzen. Namhafte Investoren wie der Laser- und Werkzeugmaschinenhersteller TRUMPF sowie H.P. Porsche, Aufsichtsratsmitglied der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG und Porsche Holding Salzburg haben sich am Unternehmen beteiligt. Den Vorsitz des wissenschaftlichen Beirates leitet Physik-Nobelpreisträger Prof. Dr. Theodor W. Hänsch. Seit der Gründung hat das Unternehmen für das patentierte Messinstrument zahlreiche Preise gewonnen: Unter anderem den AMA-Innovationspreis des Verbandes für Sensorik und Messtechnik e.V., den code_n award und den Berthold-Leibinger-Innovationspreis sowie den 1. Platz des GEWINN Jungunternehmer-Preises – sowohl in der Kategorie „Hightech“ als auch im Gesamtranking. Das junge High-Tech Unternehmen hält über 30 erteilte Patente und ist international tätig, zum Kundenportfolio gehört unter anderem Airbus, wo XARIONs Ultraschallsensoren in der Produktion verwendet werden. XARION beschäftigt 45 Mitarbeiter am Standort in Wien.

Pressekontakt:

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The Battery Show Europe 2024 / Stuttgart – Innovative Ultraschalltechnologie für Aerospace und Automotive

27. Mai 2024 – 08:59

XARION Laser Acoustics GmbH

BildInsbesondere die Ultraschallprüfung bietet ausgezeichnete Möglichkeiten, verborgene Details im Inneren von Materialien aufzuspüren, ohne dass man sie von außen sehen könnte. Mit dem verstärkten Einsatz von Ultraschallprüftechnik in der Industrie erhoffen sich Unternehmen Kosteneinsparungen in der Produktion durch eine frühzeitige Erkennung von Ausschussteilen. Aber auch eine bessere Umweltbilanz durch eine drastische Reduktion von Energie- und Ressourcenaufwand rückt zunehmend in den Vordergrund.

XARION, ein Unternehmen mit Sitz in Wien, hat sich über die letzten 10 Jahre zu einem Platzhirsch auf dem Markt für zerstörungsfreie Prüftechnik etabliert. Ihr einzigartiger Ansatz, Ultraschall mit einem Laser zu erzeugen und daraus Bilder zu erzeugen, ermöglicht eine Prüfung vollkommen ohne Kontaktmedium wie Gel oder Wasser. Das ist insofern besonders, als dass herkömmliche Ultraschallprüfung immer ein Koppelgel benötigt, was bei der roboter-gestützten Inline-Qualitätskontrolle natürlich unpraktikabel ist: Die auf dem Fließband vorbeilaufenden technischen Erzeugnisse möchte man natürlich nicht nass machen oder berühren. Aus diesem Grund wird die Weltneuheit von XARION, einem Scale-up aus Wien, bereits von zahlreichen Kunden in der Autobranche, aber auch in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt, darunter von Porsche und Airbus.

Ultraschalltechnologie: Das unsichtbare Ohr der Qualitätskontrolle

Ultraschall, eine Technologie, die oft nur mit medizinischen Bildgebungsverfahren in Verbindung gebracht wird, findet ihre Anwendung auch in einer Vielzahl von fertigenden Industrien. Diese Technik nutzt Schallwellen, die für das menschliche Ohr nicht hörbar sind. Es werden aus dem Echo der Ultraschallwellen Bilder hergestellt, die über die innere Beschaffenheit Auskunft geben und somit Informationen zur Verfügung stellen, die dem menschlichen Auge oder einer Kamera nicht zugänglich sind.

In herkömmlichen Ultraschallanwendungen, wie etwa auch in der Medizin, wird ein Kontaktgel oder Wasser verwendet, um die Schallwellen effektiv vom Gerät in den Prüfling und vice versa zu übertragen. Das Kontaktmedium dient dazu, Luft zwischen dem Ultraschallkopf und der Oberfläche zu eliminieren, die sonst die Schallübertragung stören würde. Setzt man ein herkömmliches Ultraschallgerät ein, ohne vorher ein Gel aufzutragen, gehen über 99% der Schallwellen an der Oberfläche durch Reflexion verloren, so dass kein Prüfbild erzeugt werden kann. Konventionelle Ultraschallprüfung ist zusätzlich sehr zeit- und arbeitsintensiv, da sie im Regelfall per Hand von einer ausgebildeten Fachkraft durchgeführt werden muss.

XARION hebt sich in diesem Bereich durch eine revolutionäre Technologie ab. Das Unternehmen nutzt einen Anregungslaser, um mittels eines kurzen Laser-Lichtblitzes den Ultraschall direkt im untersuchten Material zu erzeugen. Je nach Beschaffenheit des Materials entstehen dabei unterschiedliche Schallprofile unter der Oberfläche. In diesen Schallprofilen steckt Information über den inneren Aufbau und Zustand des Materials. Man kennt das Phänomen aus der Musik, wo der gleiche Ton je nach Instrument unterschiedlich klingt. Auch die Erfassung der Schallprofile erfolgt mittels Laser. XARION lauscht dazu mit dem eigens patentierten Optischen Mikrofon berührungsfrei den zurückgeworfenen Echos.

Bei konventionellen Ultraschallsystemen muss für verschiedene Fehlerarten jeweils ein eigener Prüfkopf verwendet, also sozusagen ein eigener Ton angeschlagen werden. XARION hingegen kann durch die Laseranregung ganze sieben Oktaven an Ton-Frequenzen gleichzeitig zum Schwingen bringen. Das bedeutet, dass ein technisches Erzeugnis (also z.B. ein Flugzeugteil, ein Halbleiterchip oder eine Batteriezelle) durch einen einzigen Prüfvorgang rasch erfasst werden kann, es sind somit nicht länger mehrere Prüfdurchgänge mit verschiedenen konventionellen Prüfköpfen nötig. Die Vielzahl an empfangenen Schallprofile können gleichzeitig mithilfe des einzigartigen optischen Mikrofons von XARION abgehört werden, ohne dass der Prüfling berührt werden muss.

„In unserem Slogan – Hören mit Licht & Sehen mit Schall – haben wir unsere patentierte Prüfmethode am kompaktesten beschrieben“, erklärt Dr. Balthasar Fischer, Gründer und CEO von XARION. „Wir können damit nicht nur berührungslos, in einem gewissen Abstand zum Bauteil, sondern insbesondere auch ohne Einsatz eines Kontaktmittels wie Gel messen. Eben dieses Kontaktmedium verhindert oft, dass konventionelle Ultraschallprüftechniken automatisiert werden können. Unser Prüfprozess ist im Gegenzug leicht automatisierbar und entsprechend auch für die Anwendung auf großen Industrierobotern geeignet. Wir können damit kleinste Risse, Löcher oder Lufteinschlüsse unter der Oberfläche detektieren, während die Prüfmaschine an der Fertigungslinie steht“, führt Dr. Fischer weiter aus.(1)

Revolutionäre Anwendungen in der Automobilindustrie

Das schnelle Wachstum im Markt von Elektroautos und erneuerbaren Energiesystemen hat die Nachfrage nach zuverlässigen und effizienten Batterietechnologien immens erhöht. Die Sicherheit und Leistung von Batteriezellen ist von größter Bedeutung und erfordert zerstörungsfreie Prüfverfahren – und das gleich auf mehreren Stufen der Wertschöpfungskette der Batterieherstellung.

Ein praktisches Beispiel ist die Herstellung von Auto-Batteriemodulen, die aus vielen einzelnen Zellen bestehen. Diese Batteriezellen werden durch eine Wärmeleitpaste mit der Außenhülle verbunden. Eine gleichmäßige Verteilung der Paste ist entscheidend, denn mangelhaft bedeckte Bereiche können zu lokaler Überhitzung führen und im schlimmsten Fall sogar Brände verursachen.

Hier setzt die Ultraschalltechnologie von XARION an. Durch das „Abklopfen“ der Außenhülle mit einem Laser und der Analyse der dadurch entstehenden Schallwellen kann XARION feststellen, ob Luftblasen oder Fehlstellen unterhalb der Oberfläche in der Wärmeleitpaste, dem sogenannten Gapfiller, vorhanden sind. Das Messsystem ist dabei einseitig anwendbar, Anregung und Detektion sind entsprechend in einem Prüfkopf vereint, so dass auch fertig produzierte Module vermessen werden können.

Tobias Hötzer, Senior Projektmanager bei XARION, fügt noch hinzu: „Ultraschall ist im Allgemeinen die bevorzugte zerstörungsfreie Prüftechnik bei der Batterieprüfung. Er eignet sich besonders gut für die Beobachtung dünnster Flüssigkeits- und Gasgrenzflächen; selbst durch dickere Schichten hindurch. Solche feinen Grenzflächen sind für andere Methoden wie etwa der Computertomografie eine große Herausforderung. Die Prüfdauer pro Zelle würde Stunden dauern, vom Strahlenschutz ganz zu schweigen. Die Möglichkeit, die Verteilung der Paste unter der Oberfläche der Batteriemodule berührungslos mit Ultraschall zu prüfen, bietet die Chance, den Prüfprozess im Minuten- oder gar Sekundentakt zu automatisieren, was ein ein unglaublicher Mehrwert für unsere Kunden ist. Ohne unsere berührungslose Technologie müssten Automobilunternehmen z.B. ganze Module regelmäßig aus der Produktion nehmen und zerstörend prüfen, was natürlich mit immensen Kosten verbunden ist.“

Energie im Wandel: XARION treibt mit Ultraschalltechnik die Batterieproduktion voran

Mit der zunehmenden Abhängigkeit von Batterietechnologien wachsen auch die Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf Sicherheit und Kosten. Die vollflächige und homogene Benetzung von Batteriezellen mit flüssigen Elektrolyten ist ein entscheidender Faktor für deren Lebensdauer und Zuverlässigkeit. So kann etwa eine ungleichmäßige Verteilung der Elektrolyte im Inneren der Zelle zu Sicherheitsrisiken, langfristig sogar zu Kurzschlüssen führen. Auch wirtschaftlich macht es Sinn, solche Zellen direkt beim Befüllen zu prüfen, da so durch kleine Anpassungen im Fertigungsprozess weiterer Ausschuss reduziert werden kann.

Martin Fürst, Batteriezellenexperte bei XARION, erklärt die Bedeutung von Ultraschallprüfungen bei Batteriezellen: „Batteriehersteller stehen oftmals unter großem Druck möglichst günstig einwandfreie Batterien auszuliefern. Wir sind sehr stolz darauf, dass wir mit unserer kontaktlosen Technologie den Kunden entscheidende Innovationsvorsprünge ermöglichen. Die Prüfung kann inline, also direkt in der Linie, erfolgen.“

XARION hat erst kürzlich in Kollaboration mit der Manz AG, einem deutschen Automatisierungsunternehmen mit starkem Fokus auf Batteriezellenproduktion, ein innovatives Ultraschall-Monitorsystem für Batteriezellen entwickelt.(2) Bei dieser Anlage trifft ein Laser von der einen Seite auf die Zelle und das XARION Mikrofon hört auf der anderen Seite das Ultraschallprofil ab. Je nachdem welche Materialien die Schallwelle auf dem Weg zum Mikrofon durchdringt, ändert sich das Schallprofil signifikant. Trockene Bereiche der Batteriezelle reflektieren den Schall, während die mit Elektrolytflüssigkeit benetzten Bereiche den Schall leiten. Dadurch können z.B. nicht benetzte Stellen leicht identifiziert werden. „Wir haben hier vor allem durch die deutlich höhere Auflösung und Messgeschwindigkeit unserer Technologie gegenüber konventionellen Systemen einen Vorteil“, so Fürst.

Bei diesen Prüfanlagen für Batteriezellen handelt es sich um ein Stand-Alone-System, das sowohl für die Vorproduktion oder Entwicklung geeignet ist, das aber auch hervorragend für die Inline-Prüfung eingesetzt werden kann. Die Prüfung von Pouchzellen, prismatischen Zellen und Rundzellen, also allen gängigen Zell-Geometrien ist somit möglich.

Aerospace Produktion neu gedacht: Die Kraft von XARIONs einseitiger Ultraschallprüfung

Auch die Luft- und Raumfahrtindustrie kämpft mit Herausforderungen, wenn es um die Qualität und deren Prüfung in der Produktion geht. Schlimmstenfalls geraten Flugzeughersteller aufgrund negativer Medienberichte über mangelhafte Fertigungsqualität in wirtschaftliche Bedrängnis. Deswegen sind Flugzeugbauer mitsamt ihren Zulieferern stets auf der Suche nach zuverlässigen Methoden, die erforderliche Qualität tatsächlich zu garantieren.

Eben hier setzt die neue Puls-Echo Technologie von XARION an. Es handelt sich um ein einseitiges Prüfverfahren mit einer sehr hohen Auflösungsgrenze, mit dem das Flugzeugteil roboter-gestützt völlig kontaktfrei abgescannt werden kann. Das Verfahren ermöglicht die Ultraschallprüfung ganzer Flugzeugteile, nahezu unabhängig von ihrer Kontur, Form und Größe. Aufgrund der geringen Größe der Prüfköpfe und der Kontaktlosigkeit können sogar schwer zugängliche Stellen problemlos auf Risse, innere Löcher oder Ablösungen getestet werden.

„Wir bieten Flugzeugherstellern die Möglichkeit, ganze Bauteile effektiv und schnell auf innere Fehlstellen zu überprüfen. Dabei verlieren wir aber nicht die Kosten und die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden aus den Augen“, erklärt Markus Pesek, Applikationsingenieur bei XARION und Experte für Puls-Echo Verfahren. „Vor allem unsere Flexibilität wird von unseren Kunden sehr geschätzt. Denn wir können mit dem gleichen Sensor nicht nur Metall und Kohlefaserverbindungen, sondern auch offenporige Bauteile und Honigwabenstrukturen ohne Kontaktmedium wie Wasser oder Gel analysieren.“

Gerade in der Raumfahrtindustrie, z.B. in der Produktion von Raketen- oder Satellitenteilen, ist der Einsatz von Ultraschallgel oder Wasser problematisch, oft sogar verboten. Während herkömmliche Ultraschalltechnologien deswegen wegfallen, bietet XARION hier die Möglichkeit, Bauteile unterschiedlichster Art auf innere Fehlstellen zu überprüfen. XARION hat sich mit einer Kooperation mit Airbus bereits einen Namen gemacht, auch amerikanische Raketenhersteller setzen auf die Weltneuheit.

LEAsys: Turn-Key System für die Industrie von morgen(3)

XARION versteht die Bedürfnisse seiner Kunden, neue Technologien vor dem Einbau in die Produktionslinie eingehend zu testen. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, bietet das Unternehmen neben kundenspezifischen Sonderanlagen auch sogenannte LEAsys Turn-Key-Laborsysteme an. In diesem Rahmen steht bei XARION eine ganze Palette an standardisierten und modularen Laborscannern zur Verfügung. Diese sind nicht nur in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen beliebt, sondern können auch als Atline-Stationen direkt in der Produktion eingesetzt werden. Dabei können flexibel verschiedene Größen, Positioniersysteme und für die jeweiligen Anwendungen optimale Prüfköpfe ausgewählt werden.

„Die Möglichkeit, unsere Technologie zuerst mit einem LEAsys Scanner in einer Pilotanlage zu erproben, wird von unseren Kunden als entscheidender Vorteil angesehen. Denn oft gilt, man muss etwas erst auf Herz und Nieren getestet haben, bevor man bereit ist, Änderungen in bestehenden Produktionslinien vorzunehmen“, erzählt Dr. Josef Pörnbacher, Head of Applications bei XARION.

Diese flexiblen Systeme ermöglichen es den Kunden, selbst eigenständig Erfahrungen zu sammeln und spezifisches Know-how zu entwickeln. Ein entscheidender Vorteil für Unternehmen, welche die Qualität ihrer Produkte sicherstellen und gleichzeitig ihre Produktionsprozesse optimieren möchten, ohne sofort in vollständige Systemumstellungen investieren zu müssen.

Kundenorientierte Innovation: Sicherheit und Effizienz durch fortschrittliche Inspektionstechnologie

Innovative, ultraschallbasierte Inspektionsmethoden, wie sie XARION anbietet, erfüllen die Bedürfnisse der modernen, automatisierten Industrie. XARION ermöglicht es Materialfehler frühzeitig und präzise mittels Ultraschalls zu erkennen, völlig ohne den Einsatz von Wasser oder Gel – das ist eine patentierte Weltneuheit. Diese Systemlösungen eignen sich hervorragend für den Einsatz in der automatisierten Fertigung von Bauteilen und Werkstoffen. Dadurch können Unternehmen auch bei schnellen Produktionszyklen erstmals eine 100%ige Überprüfung ihrer Produkte vornehmen, direkt in der Linie. Dies steigert nicht nur die Qualität von Fertigungsprozessen, sondern erhöht auch das Vertrauen von Endverbrauchern in die Produkte und schafft so Wettbewerbsvorteile. Welche Industrie träumt nicht vom Zukauf von Halbleiterchips, Autoteilen oder Batteriezellen, die das Label „100% Qualität geprüft“ tragen. Damit bietet XARION nicht nur technische Lösungen an, sondern unterstützt auch die Nachhaltigkeitsziele und Wettbewerbsfähigkeit der Kunden in der Automobil-, Batteriezellen-, sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie.

XARION stellt seine Prüftechnologien u.a. auf der The Battery Show Europe von 18.-20.06.2024 in Halle 4, Stand C79 vor. Die Applikationsingenieure Dipl.-Ing. Martin Fürst, DI (FH) Ryan Sommerhuber, Dipl.-Ing. Fatih Okçu und Christopher Hahn stehen für Erstgespräche bereit.

1) https://xarion.com/de/applikationen

2) https://xarion.com/ploxmedia/_1_/3319675a03084451162fffb54f97b7f8/XARION+Battery+Cell+Monitoring.pdf

3) https://xarion.com/de/produkte/ndt-scanning-system

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Frau Eva Porodko
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1030 Wien
Österreich

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email : e.porodko@xarion.com

Die XARION Laser Acoustics GmbH mit Sitz in Wien wurde im Jahr 2012 von Dr. Balthasar Fischer gegründet. Das Unternehmen entwickelte ein laserbasiertes Optisches Mikrofon, das in der kontaktfreien Ultraschallprüfung und industriellen Prozessüberwachung neue Maßstäbe setzt. Zu den Anwendern zählen automatisierte Fertigungsbetriebe, deren Produkte und die darin verwendeten Werkstoffe hohen Qualitätsstandards genügen müssen; im Speziellen die Automobil- und Flugzeugindustrie sowie metallverarbeitende Unternehmen, die das Optische Mikrofon zur Werkstoff- und Werkzeugprüfung nutzen. Es haben sich zwei namhafte Investoren, der Laser- und Werkzeugmaschinenhersteller TRUMPF sowie H.P. Porsche, Aufsichtsratsmitglied der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG und Porsche Holding Salzburg, am Unternehmen beteiligt. Den Vorsitz des wissenschaftlichen Beirates leitet der Physik-Nobelpreisträger Prof. Dr. Theodor W. Hänsch. Seit der Gründung hat das Unternehmen für das patentierte Messinstrument zahlreiche Preise gewonnen, darunter den AMA-Innovationspreis des Verbandes für Sensorik und Messtechnik e.V., den code_n award und den Berthold-Leibinger-Innovationspreis sowie den 1. Platz des GEWINN Jungunternehmer-Preises. XARION beschäftigt 40 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen am Standort in Wien.

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