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Im Mikrokosmos der Fahrzeugteile

Ein Rasterelektronenmikroskop (REM) erschließt einen Mikrokosmos, der für das bloße Auge unsichtbar bleibt. Die bis zu 500.000-fachen Vergrößerungen kommen auch bei Audi im Rahmen der Qualitätssicherung zum Einsatz

 Martin Poese richtet den Probenhalter im Rasterelektronenmikroskop für die Schadensanalyse aus
Martin Poese richtet den Probenhalter im Rasterelektronenmikroskop für die Schadensanalyse aus
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Tannenzapfen, Mondlandschaften, Muschelbänke – bis zu 500.000-fache Vergrößerungen erschließen einen Mikrokosmos, den die menschlichen Sinne nicht erfassen können. Selbst Oberflächen, die für Auge und Fingerkuppen völlig glatt und sehr weich erscheinen, nehmen bei diesen extremen Vergrößerungen ungewöhnliche Formen an und erscheinen unruhig, gar bizarr. Es ist eine ganz eigene Welt, ein Mikrokosmos, den der Betrachter hier entdeckt.

Das Tor zu dieser Welt öffnet das Rasterelektronenmikroskop (REM). Seinem Namen entsprechend nutzt es Elektronen zur Abbildung. Sie lassen sich in einem Strahl extrem fein bündeln. Dieser fokussierte Elektronenstrahl wird in einem festgelegten Muster über die jeweilige Untersuchungsprobe geführt.

Durch die Wechselwirkungen der Elektronen mit dem Objekt, die beim Abrastern entstehen, wird eine bildhafte Darstellung der Probe erzeugt. Zwar sind die Aufnahmen schwarz-weiß, doch weisen sie eine hohe Tiefenschärfe auf und sind gestochen scharf.

Im Mikrokosmos der Fahrzeugteile

Auf dem drehbaren Halter können bis zu acht Proben befestigt werden

Diese Funktion macht sich Audi zunutze. „Die punktgenaue Untersuchung von kleinsten Flächen ist im Rahmen der Qualitätssicherung notwendig. Wir analysieren Brüche, Verschleißstellen und Oberflächen an allen denkbaren Fahrzeugteilen und eben dafür nutzen wir die Aufnahmen des Rasterelektronenmikroskops“, erklärt Audi-Mitarbeiter Martin Poese.

Mal sind es kleinste Teile wie Ventilfedern oder Schrauben, mal größere Elemente der Karosseriestruktur, die vor der Untersuchung zunächst in kleinere Proben zerlegt werden müssen. Die entsprechende Probe wird dann in einem Vakuum im Rasterelektronenmikroskop platziert und die Bruchstelle untersucht.

Die Arbeit gleicht einem Detektivspiel. Täglich fahnden Poese und sein Team nach der sprichwörtlichen Stecknadel im Heuhaufen: „Wir suchen die gesamte Bruchfläche nach kleinsten, aber typischen Merkmalen ab“, erklärt Poese. „Wenn man ein bisschen Erfahrung hat, findet man meist ziemlich schnell, wonach man sucht. Viele Bruchflächen weisen markante Strukturen auf und lassen auch den Ausgangspunkt des Bruchs erkennen.“

Für die Qualitätssicherer ein wichtiger Hinweis, denn diese Stelle gibt, unter dem Rasterelektronenmikroskop betrachtet, Aufschluss über die Art des Bruches. Aus Form und Zeichnung erkennen die Experten, ob es sich beispielweise um einen Ermüdungs- oder Gewaltbruch handelt. Manchmal zeigen die Aufnahmen aber auch, dass bei der Produktion des Bauteils Fremdmaterial eingeschlossen wurde.

Im Mikrokosmos der Fahrzeugteile

Am Computer wertet Martin Poese die REM-Aufnahmen von einem Bauteil aus

„Ein Einschluss von wenigen tausendstel Millimetern reicht zum Teil schon aus, um einen Bruch auszulösen“, so Poese. Sogar die Art des Fremdmaterials, das eingeschlossen wurde, können die Qualitätssicherer analysieren. „Sauerstoff beispielsweise ist ein Indiz für einen Schlackeeinschluss und weist auf einen Herstellungsfehler bei der Stahlerschmelzung hin“, erläutert der Experte.

Es sind Erkenntnisse wie diese, die den Einsatz der Rasterelektronenmikroskopie bei Audi absolut notwendig machen. Durch die Verarbeitung solcher Informationen innerhalb des Unternehmens – von der Entwicklung über die Produktion bis hin zur Kundenbetreuung – sichert Audi die konstante Qualität der Fahrzeugteile. Für Martin Poese hält der Mikrokosmos der Fahrzeugteile Botschaften bereit, die sich nur dem geübten Auge erschließen. Der Laie aber findet sich beim Betrachten der Aufnahmen des Rasterelektronenmikroskops in faszinierenden Landschaften wieder.

Dieser Artikel ist in der neuen Ausgabe von “Dialoge – Das Audi-Technologiemagazin” erschienen.

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