Materialdiagnose und integrale Prüfverfahren für keramische Bauteile

Hochleistungskeramiken, Funktionskeramiken und keramische Strukturen findet man heute oft als kritische Komponenten in neuartigen Systemen in vielen Anwendungsbereichen, wie zum Beispiel: Batterien, Brennstoffzellen, Sensoren, Hochtemperaturelektronik, Implantaten, Filtern und vielen anderen Bereichen. Die zuverlässige strukturelle Integrität der keramischen Komponenten ist hier oft der Schlüssel für die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems. Die oft neuen keramischen Materialien und Materialklassen benötigen aus unserer Sicht auch neue Methoden für die Prozesskontrolle und die Materialdiagnostik während der Herstellung und für die Strukturüberwachung und -prüfung im Einsatz. Das Fraunhofer-Institut für Keramischen Technologien und Systeme entwickelt aktiv entsprechende Technologien und Verfahren um keramische Werkstoffe besser und schneller charakterisieren zu können, sowie für die Inline-Überwachung von Herstellungsprozessen. Das Ziel dieses Artikels ist die Diskussion von entsprechenden neuartigen Ansätzen und die Darstellung neuer Resultate aus den Bereichen Laser-Speckle-Photometrie, Optische Kohärenztomographie und Klanganalyse.

High-performance ceramics are found today often as a critical component in newly developed systems for future applications. The reliability of the entire system in this case often is based on the critical ceramic component. New methods for process control, material diagnostics and structural health monitoring are required for this often newly developed ceramic materials. In this article, three at the Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS further developed ceramic characterization technologies and methods are described and their application illustrated with example. For this purpose the laser speckle photometry, the optical coherence tomography and sound analysis in combination with an appropriate acoustic pattern recognition as a powerful method for the material diagnostics in the field of ceramic materials are presented.