Umsetzung und Weiterentwicklung des 3MA-Prüfverfahrens mit innovativer Miniatur-Prüfgerätetechnik

Die elektromagnetische Werkstoffcharakterisierung und -prüfung auf der Basis mikromagnetischer Effekte bieten in der Form, wie sie am Fraunhofer IZFP betrieben werden, eine Fülle von Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise die zerstörungsfreie Bestimmung von Härte und Härtetiefe ferromagnetischer Stähle. Die Leistungsfähigkeit mikromagnetischer Verfahren wurde bereits in der Vergangenheit an zahlreichen Aufgabenstellungen der Stahlindustrie, vieler Automobilhersteller und deren Zulieferer nachgewiesen. Durch die rapide Weiterentwicklung der Unterhaltungs- und Telekommunikationselektronik für den Massenmarkt ist eine Fülle neuer Bauteile komplexer Funktionalität entstanden. Die kostengünstige Verfügbarkeit dieser Bauteile, insbesondere auf dem Gebiet der digitalen Signalverarbeitung, eröffnet auch Anwendern aus dem professionellen Bereich völlig neue Perspektiven für die Entwicklung kompakter, preisgünstiger und leistungsstarker messtechnischer Module. Im Rahmen einer Dissertation wurde am IZFP unter Nutzung solcher Bauteile das mikromagnetische Prüfsystem "MikroMach" (für Mikromagnetische Materialcharakterisierung) entwickelt und umfassend getestet. Das übergeordnete Ziel bestand darin, einen Großteil der Signalverarbeitung auf die Software zu verlagern und im Gegenzug die Hardware erheblich zu vereinfachen, um eine hohe Reproduzierbarkeit des Geräteaufbaus, eine hohe Alterungs- und Temperaturstabilität sowie niedrige Herstellungskosten zu erzielen. Die hierdurch sehr kleine Steuerelektronik findet vollständig im Prüfkopf Platz. Begleitend zur Geräteentwicklung wurden darüber hinaus die Mess- und Kalibrierverfahren weiterentwickelt, um eine höhere Messgenauigkeit und geringere Empfindlichkeit gegenüber alterungs-, temperatur- und verschleißbedingten Prüfgrößendrifts zu erzielen sowie die Interpretation der Prüfergebnisse zu erleichtern. Die Leistungsfähigkeit der neuen Prüfgeräte sowie der Mess- und Kalibrierverfahren wurde in verschiedenen Anwendungen und Untersuchungen aufgezeigt und mit dem Stand der Technik verglichen. Es konnte demonstriert werden, dass trotz radikal vereinfachter Hardware qualitativ die gleiche Messinformation erhalten wird und alle Zielgrößen mit der gleichen Genauigkeit bestimmt werden konnten wie mit der bisherigen Prüftechnik. Darüber hinaus wurde eine Reihe neuartiger Anwendungsmöglichkeiten demonstriert, welche sich aus der Flexibilität des größtenteils softwareseitigen Messvorganges ergeben.