Verbesserung der Fahrzeugsicherheit mit Real

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Befestigungselemente – wie Muttern, Bolzen, Schrauben und Nieten – sind wesentliche Strukturbestandteile von Fahrzeugen, und ihr Versagen kann schwerwiegende Auswirkungen auf die Sicherheit des Fahrers haben. Viele dieser Metallteile sind zwangsläufig auch rauen Betriebsbedingungen ausgesetzt, sodass sie im Laufe der Zeit leicht korrodieren können. Die genaue Zusammensetzung der in diesen Verbindungselementen verwendeten Legierungen beeinflusst deren inhärente Beständigkeit gegenüber Faktoren wie Hitze, Reibung, Chemikalien oder Feuchtigkeit. Dies unterstreicht die Bedeutung einer Zusammensetzungsanalyse, um sicherzustellen, dass sie den Designspezifikationen entsprechen. Leider sind herkömmliche Laboranalysemethoden, die in Qualitätssicherungsprozessen eingesetzt werden, destruktiv und zeitaufwändig, was zu langen Durchlaufzeiten und Verarbeitungsverzögerungen führt. Im Gegensatz dazu kann die handgehaltene Röntgenfluoreszenz in Echtzeit und vor Ort qualitativ hochwertige Ergebnisse liefern. In diesem Artikel wird erläutert, wie diese Technologie Fahrzeug- und Befestigungsmittelherstellern dabei hilft, strenge Sicherheitsanforderungen zu erfüllen und letztendlich die Sicherheit der Verbraucher zu gewährleisten.

Kfz-Befestigungselemente bestehen aus Legierungen verschiedener Metalle – darunter Stahl, Edelstahl, Aluminium und seltener Kupfer oder Titan – und sind für den Einsatz unter rauen Bedingungen ausgelegt und halten gleichzeitig erheblichen mechanischen Belastungen stand. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass Hersteller die genaue Zusammensetzung der Rohstoffe, die sie im Komponenten- und Fahrzeugbau verwenden, durch strenge Qualitätssicherungssysteme überprüfen, um sicherzustellen, dass die Endprodukte die erforderlichen Sicherheitsspezifikationen für diese hochbeanspruchten Anwendungen erfüllen.

Metallbeschichtungen aus Zink oder Chrom können auch auf Befestigungselemente und andere Fahrzeugkomponenten aufgebracht werden, um die Widerstandsfähigkeit des Grundmaterials gegen Korrosion, Verschleiß und Hitze zu erhöhen. Eine unzureichende Anwendung dieser Beschichtungen (Unterbeschichtung) kann zu einer schlechten Korrosionsbeständigkeit führen, was zu Produktausfällen und Sicherheitsbedenken führen kann. Dieses Risiko muss jedoch mit den unnötigen Kosten einer übermäßigen Anwendung von Beschichtungen abgewogen werden, damit Hersteller qualitativ hochwertige Verbindungselemente liefern und gleichzeitig finanziell wettbewerbsfähig bleiben können. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, die Dicke der Befestigungsbeschichtungen während des gesamten Herstellungsprozesses mithilfe hochempfindlicher Analysetechnologien kontinuierlich zu überwachen.

Qualitätssicherung ist nicht nur am Standort der Verbindungselementherstellung wichtig; Dies ist auch für Fahrzeugfabriken von entscheidender Bedeutung, die Befestigungselemente in ihre Endprodukte integrieren. Sich auf Werkszertifikate als Nachweis der Zusammensetzungsanalyse oder der Beschichtungsdicke zu verlassen, reicht möglicherweise nicht aus, um sicherzustellen, dass eingehende Verbindungselemente den Sicherheitsanforderungen der Automobilindustrie entsprechen. Viele Fahrzeughersteller testen daher ihre Lieferungen von Befestigungselementen bei der Ankunft und identifizieren so schnell wie möglich minderwertige Materialien, um kostspielige Rückrufe und Reputationsschäden zu vermeiden, die später auftreten könnten.

Herkömmliche Laboranalysetechniken für Metalle und Legierungen können für den Einsatz in Qualitätssicherungsprogrammen in der Automobilindustrie unpraktisch sein, da Proben aus der Hauptverarbeitungslinie entnommen und zum Testen in eine spezielle Einrichtung überführt werden müssen. Diese Methoden sind zudem sehr zeitaufwändig, da es mehrere Stunden oder sogar Tage dauern kann, bis die Ergebnisse aus dem Labor zurückkommen. Darüber hinaus gibt es während des Herstellungsprozesses häufig mehrere Probenahmestellen, wodurch Labortests die Produktion erheblich stören und möglicherweise zu Ausfallzeiten führen, während auf Ergebnisse gewartet wird. Diese langsamen Durchlaufzeiten, Produktionsbeschränkungen und der Verlust von wertvollem Material haben die Entwicklung neuartiger, zerstörungsfreier Prüftechnologien für die Analyse von Metallzusammensetzungen und Beschichtungsdicken vor Ort während der Herstellung von Verbindungselementen sowie für nachträgliche Inspektionsaktivitäten vorangetrieben .

Röntgenfluoreszenz (RFA) ist eine Technologie, die für diese Anwendungen eingesetzt wird. Dabei wird eine Probe mit einer Röntgenröhre bestrahlt und anschließend die Eigenschaften der Röntgenstrahlen gemessen, die von den verschiedenen im Material enthaltenen Elementen emittiert werden geprüft. Da die von jedem Element erzeugten Röntgensignale sehr spezifisch sind, kann RFA sowohl zur Analyse der Zusammensetzung des Metalls als auch zur Messung der Dicke von Metallbeschichtungen verwendet werden. Dieser Ansatz kann sogar mehrere Schichten einer Metallbeschichtung auf jeder Art von Substrat beurteilen, bis zur sogenannten Sättigungsdicke, die typischerweise im Bereich von 6 bis 50 μm liegt, abhängig von der Art des Metalls und der Reihenfolge der Schichten.

Trotz der Vielseitigkeit der Technik ist die Verwendung stationärer oder Tisch-RFA-Analysegeräte zur Messung der Elementzusammensetzung oder Beschichtungsdicke großer, unhandlicher Fahrzeugteile unpraktisch. Darüber hinaus müssen die Proben zum Testen immer noch zum Standort des Analysegeräts transportiert werden, was wertvollen Platz beansprucht und die Bereitstellung von Ergebnissen verhindert.

Handheld-XRF-Analysegeräte (HH-XRF) wurden speziell für die Bewältigung dieser Herausforderungen entwickelt und sind in der Lage, die in einer Probe von Verbindungselementen vorhandenen Elemente in nur wenigen Sekunden schnell zu identifizieren. Sie bieten eine Echtzeitbestimmung der Legierungszusammensetzung und -qualität durch Vergleich der gemessenen Zusammensetzungen mit Bibliotheken tabellarischer Werte, die verschiedenen internationalen Standards entsprechen. Miniaturisierte Hochleistungs-Röntgenröhren und Silizium-Driftdetektoren mit Graphenfenstern haben die Erkennungsgeschwindigkeit der Technologie für leichte Elemente weiter erhöht und es ermöglicht, sogar Spuren von Metallen zu erkennen. Die Technologie kann auch verwendet werden, um die Konsistenz und den Standard von Metallbeschichtungen auf Automobilkomponenten – einschließlich Befestigungselementen – zu überprüfen, bevor sie in einem Fahrzeugfertigungswerk in das fertige Produkt integriert werden. Insgesamt liefern diese tragbaren Instrumente sofortige, verwertbare Daten für eine schnelle Entscheidungsfindung vor Ort und tragen dazu bei, die Gesamtkonsistenz und den Standard der auf den Markt gebrachten Produkte zu verbessern.

Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Zusammensetzungen der in Kfz-Befestigungselementen verwendeten Metalle und Legierungen durch strenge Qualitätssicherungssysteme überprüft werden, da Abweichungen von den Spezifikationen erhebliche Risiken für die Sicherheit des Fahrers darstellen können. Beschichtungen müssen außerdem genau kontrolliert werden, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Dicke und Kosteneffizienz sicherzustellen. Der Einsatz von HH-RFA-Geräten hat die Qualitätskontrollprogramme bei der Herstellung von Verbindungselementen, der Beschichtungsanwendung und der Fahrzeugherstellung erheblich rationalisiert, indem Analysefunktionen nach Laborstandard direkt in die Produktions- oder Montagelinie gebracht wurden. Diese Analysegeräte generieren hochpräzise Daten in Echtzeit, die es den Benutzern letztendlich ermöglichen, schnelle, fundierte Entscheidungen zu treffen und sicherzustellen, dass internationale Qualitäts- und Sicherheitsspezifikationen eingehalten werden. Die Optimierung der Qualitätssicherungsprozesse mithilfe dieser Technologie führt außerdem zu einem höheren Fabrikdurchsatz und weniger Chargenausschüssen, was zu einer schnellen Kapitalrendite führt. Darüber hinaus sind HH-RFA-Analysatoren einfach zu bedienen und zu warten, auch wenn das Personal keine umfassende Schulung oder Chemiekenntnisse benötigt. Dadurch steht die Technologie einem breiten Anwenderkreis zur Verfügung und die Gesamtbetriebskosten sind niedrig. Diese innovativen tragbaren Geräte haben sich bereits im Automobilsektor bewährt und weisen großes Potenzial für die Verbesserung der Sicherheit in der Branche in den kommenden Jahren auf.

Matthew Bauer , leitender Anwendungswissenschaftler – stellvertretender Produktmanager, Thermo Scientific Field and Safety Instruments. Für weitere Informationen rufen Sie +49 89 36 81 38-55 an, senden Sie eine E-Mail an [email protected] oder besuchen Sie thermofisher.com/industrial.