Einschlüsse in Aluminiumschmelzen mittels Ultraschalls sicher und präzise erkennen

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Auf der internationalen Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik
SENSOR+TEST zeigt das Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie
Prüfverfahren IZFP aus Saarbrücken sein preisgekröntes Messsystem »AloX«,
das die schnelle, dauerhafte und präzise Bestimmung des Grades an
nichtmetallischen Einschlüssen in Aluminiumschmelzen erlaubt. Damit wird
ein zentrales Problem beim Aluminiumguss adressiert, da nichtmetallische
Einschlüsse einen große Einfluss auf die spätere Bauteilqualität haben.
Expertinnen und Experten des Fraunhofer IZFP präsentieren das effiziente
und kostengünstige System »AloX« vom 9. bis 11. Juni 2026 auf der
SENSOR+TEST in Nürnberg (Messezentrum Nürnberg, 1-317/Halle 1).

In Zeiten knapper Ressourcen und strenger Klimaziele gewinnt der Werkstoff
Aluminium zunehmend an Bedeutung. Er ist mit kleinem Energieaufwand
recyclebar und verfügt mit seinem sehr geringen Gewicht bei gleichzeitig
guter Festigkeit über eine einzigartige Kombination an Eigenschaften. Das
macht Aluminium unverzichtbar für viele Anwendungsfelder, z. B. den
Leichtbau. Entscheidend für den sicheren und nachhaltigen Einsatz von
Aluminium ist dabei eine ausreichend gute Materialqualität.
Aluminiumschmelze sollte möglichst rein sein, da sich Fremdstoffe in Form
von Partikeln später negativ auf die Bauteileigenschaften auswirken. Diese
meist nichtmetallischen Einschlüsse setzen die mechanischen Eigenschaften
herab, da sie im Bauteil wie Kerben oder Anrisse wirken. Gerade in der
Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt können daraus
resultierende Materialschäden  gravierende Folgen haben. Deshalb sollten
Einschlüsse in der Schmelze schon möglichst frühzeitig bestimmt werden,
denn so gelangen diese gar nicht erst in das spätere Bauteil. Bisherige
Ansätze, Partikel in Schmelzen nachzuweisen, waren entweder zu
zeitaufwendig, zu teuer, ungenau, nicht reproduzierbar oder nur von
Experten durchführbar.

Anpassung der Ultraschallmesstechnik an die Bedingungen der Schmelze
betritt Neuland

Mit dem Messsystem AloX von Fraunhofer IZFP steht der Industrie nun ein
revolutionäres Verfahren zur Verfügung, das schnell, sicher und preiswert
ist. Das System hat einen innovativen ultraschallbasierten Ansatz.
Dadurch, dass AloX Verunreinigungen bereits während der Herstellung in der
Aluminiumschmelze erkennt, kann ein hoher Grad an Produktqualität
gewährleistet werden. Hierfür wird auf das Prinzip der
Ultraschallrückstreuung zurückgegriffen: In die Aluminiumschmelze wird
Ultraschall eingekoppelt und die reflektierten Ultraschallanteile
detektiert. So lassen sich die Anzahl der Einschlüsse, deren Größe und
ihre Verteilung qualifizieren. AloX ist sehr flexibel und kann sowohl in
der Rinne als auch im Tiegel messen. Auch in schwierigen Messpositionen
ist das System einsetzbar, wodurch eine lückenlose Überwachung der
Schmelzequalität gewährleistet werden kann. Seine Bedienung erfordert
zudem kein Expertenwissen. Die Messung kann daher von den Mitarbeitenden
im Gießereibetrieb durchgeführt werden.

Live auf der SENSOR+TEST: Forschende zeigen Messsystem AloX

Unsere projektverantwortlichen Forschenden Dr. Thomas Waschkies und Andrea
Mroß stellen AloX auf der Fachmesse in Nürnberg vor. Hierfür haben sie ein
System mit vor Ort. Besucherinnen und Besuchern können sich so ein Bild
von den vielen Vorzügen des Systems machen und mit den beiden in Austausch
kommen.

Perspektiven der Technik

Als nächsten Schritt planen die Forschenden, den Technologieausbau des
Messsystems: »Was in Aluminiumschmelzen funktioniert, könnte auch in
anderen Schmelzen funktionieren. Vorerst haben wir in erster Linie niedrig
schmelzende Legierungen ins Auge gefasst, allen voran Magnesium, Zinn und
Zink, die alle auch in dem Bereich kleiner als 600°C liegen. Langfristig
könnte man jedoch auch Stahl als Zielschmelze in Betracht ziehen«,
erläutern Dr. Thomas Waschkies und Andrea Mroß.