 
Eisenbahnraeder muessen extreme Belastungen aushalten: Hohe Temperaturschwankungen und enorme mechanische Kraefte wirken auf sie. Um eine moeglichst hohe Qualitaet zu sichern, stellt der Internationale Eisenbahnverband UIC (Union Internationale des Chemins de Fer) strenge Anforderungen an die Hersteller. Ein moderner Radpruefstand auf der Basis der Ultraschallpruefung ermoeglicht eine schnelle, unkomplizierte und sichere Ueberpruefung der Raeder waehrend der laufenden Produktion. Fuer die Produktion von Vollraedern und Radreifen gelten strenge Vorschriften. Die chemische Zusammensetzung der zu verwendenden Stahlsorte ist ebenso festgelegt wie ihr metallurgischer Zustand. Mit umfangreichen, zerstoerenden Pruefverfahren kontrollieren die Hersteller, ob die Werte fuer Festigkeit und Zaehigkeit eingehalten werden. Um waehrend der Produktion jedes Stueck zu testen, sind zerstoerungsfreie Verfahren wie die Ultraschallpruefung notwendig: Nach den Regeln der UIC werden die Raeder in zwei Richtungen senkrecht zu den Hauptverformungsrichtungen beschallt. Zusaetzlich muss man jedoch auch Inhomogenitaeten beruecksichtigen, die zum Beispiel von der Innenseite der Radreifen her entstehen koennen. Derartige Materialfehler fruehzeitig zu erkennen, war das gemeinsame Ziel von Ingenieuren der Fraunhofer-Technologie-Entwicklungsgruppe TEG in Stuttgart und des Fraunhofer-Instituts fuer Zerstoerungsfreie Pruefverfahren IZFP in Saarbruecken. Sie entwickelten eine Pruefanlage, bei der Eisenbahnraeder und Radreifen per Ultraschall auf Materialfehler untersucht werden - und das ohne den laufenden Produktionsprozess zu behindern. Der Ablauf ist unkompliziert und sicher: An einer vorgegebenen Position wird das Rad aus dem Produktionsprozess entnommen. Waehrend ein Lader das Rad schwenkt, ermitteln Sensoren seine Groesse und Dicke, um es optimal auf dem Pruefstand zu positionieren. Fuer die Pruefung wird das Rad in ein Wasserbecken getaucht. Das Wasser dient dabei als Koppelmedium, weil es im Gegensatz zur Luft die hochfrequenten Schallwellen gut auf das Bauteil uebertraegt. Nun fahren mehrere Ultraschallpruefkoepfe heran. Der Clou: Alle Pruefsensoren lassen sich unabhaengig voneinander einstellen und an unterschiedliche Radgroessen und Anforderungen anpassen. Ist der Stahl fehlerfrei, treten zwischen den ein- und austretenden Signalen keine weiteren Signale auf. Sind hingegen Hindernisse im Material, etwa Hohlstellen, Risse oder metallische Einschluesse, werfen sie die Schallwellen zurueck. Die Pruefergebnisse erscheinen umgehend auf einem Monitor. Anhand der unterschiedlichen Signale koennen die Ingenieure feststellen, wo die fehlerhafte Stelle liegt, wie gross und welcher Art sie ist. Sobald die Pruefung abgeschlossen ist, kann das Rad wieder in den Produktionsprozess eingegliedert oder aussortiert werden. Der gesamte Vorgang dauert nicht laenger als 60 Sekunden. "Das Besondere an unserem Verfahren ist die Kombination von senkrecht und schraeg eingeschallten Wellen", erklaert Friedhelm Walte aus dem IZFP. "Auf diese Weise koennen wir selbst schwierig zu erfassende Laengsrisse im Material feststellen." Das vollautomatisierte Verfahren erleichtert die Qualitaetssicherung der Raeder enorm. Gleichzeitig sinken die Pruefkosten. Sie liegen - gemessen an den Gesamtkosten - nur noch im Promillebereich. "Die neu entwickelte Fehlerdetektion per Ultraschall ist nicht nur auf Eisenbahnraeder begrenzt. Eine Uebertragung dieser Technik auf andere Produkte bei denen ebenfalls eine besonders hohe Qualitaet im Vordergrund steht ist durchaus vorstellbar", meint Joachim Montnacher von der TEG. "Wir denken dabei etwa an Eisenbahnschienen, Schrauben und Bolzen fuer die Luftfahrt oder Radscheiben fuer Turbinen." Das Herzstueck der Anlage, der automatische Pruefstand mit Unter-Wasser-Ultraschallpruefung, wird der Oeffentlichkeit erstmals vom 22. bis 25. September auf der Motek '98 in Sinsheim (Halle 2, Stand H438) vorgestellt. Eine Pilotanlage ist in Planung.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Friedhelm Walte |