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

Qualitätssicherung 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