Prism 3

Das ESPI-Bohrlochsystem der neuen Generation zur Messung von Eigenspannungen, Prism 3, wird im Jahr 2022 verfügbar werden. Das neue System umfasst ein kompaktes, vollständig integriertes Laser- und Kamerasystem ohne externe optische Fasern. Prism 3 wird das derzeitige Prism-System ersetzen.

Prism 3 ist das moderne Bohrlochsystem für die Eigenspannungsmessung. Die Prism-Technologie benutzt das laserbasierte, berührungslose Prinzip der elektronischen Speckle-Pattern-Interferometrie (ESPI) zur Bestimmung von Oberflächenverschiebungen. Hierzu wird ein kohärentes Laserlicht eingesetzt, das von der Probenoberfläche diffus reflektiert wird. Vor dem ersten und nach jedem Bohrschritt nimmt das Prism-System ein hochauflösendes digitales Bild des individuellen Speckle-Musters auf. Die Oberflächenverformungen, die nach jedem Bohrschritt auftreten, werden analysiert und zur Bestimmung der Eigenspannung eingesetzt.

Das grundlegende Messprinzip gleicht dem des herkömmlichen Dehnungsmessstreifen (DMS)-Bohrsystems. Es erfordert eine präzise Messung sehr kleiner Verschiebungen in der Oberfläche des Werkstücks. Diese Verschiebungen werden durch das Bohren eines Lochs in einem nicht spannungsfreien Körper ausgelöst, was zu einem neuen Spannungsgleichgewicht mit einer Verschiebung der Probenoberfläche in unmittelbarer Nähe des Lochs führt. Die Prism Software analysiert durch digitale Bildkorrelation diese Verschiebungen und berechnet die zuvor vorhandenen Eigenspannungen.

Die Prism-Technologie umgeht die herkömmliche, zeitaufwändige Technik des Aufklebens von Dehnungsmessstreifen auf die Probenoberfläche, die mit zahlreichen Unsicherheiten verbunden ist, und die zu falschen Messergebnissen führen können. Es müssen keine winzigen Drähte angelötet und an einen Verstärker angeschlossen werden.

Darüber hinaus analysiert die ESPI-Technologie einen viel größeren Bereich (in Form eines kreisförmigen Rings um das Loch) im Vergleich zu einigen wenigen Bereichen wie bei einem Dehnungsmessstreifen-System. Der Bediener kann den inneren und äußeren Radius des Ringbereichs für seine Analyse auswählen, auch nachdem die Messung abgeschlossen ist. Für die meisten Proben ist keine oder nur eine minimale Oberflächenvorbereitung erforderlich.

Die Software von Prism verwaltet die gesamte Messung, sammelt die Daten und analysiert die Ergebnisse sowie die Datenqualität.

Wesentliche Vorteile

  • Minimale Vorbereitung: Es ist lediglich eine saubere Oberfläche mit geringer Reflexivität erforderlich. (Bei hohem Reflexionsgrad kann die Oberfläche durch einen einfachen, dünnen Farbauftrag aus der Sprühdose für die Messung vorbereitet werden).
  • Berührungslos: Für die Messung muss nur ein direkter Sichtkontakt zum Teil gewährleistet sein; es müssen keine Dehnungsmessstreifen angebracht werden.
  • Schnell: Ein umfassendes Spannungstiefenprofil mit vielen Einzelschritten kann innerhalb von ½ Stunde erstellt werden.
  • Automatisiert: Einmal gestartet, läuft die Erstellung des Tiefenprofils automatisch ab.
    Auswertung einer großen Fläche: Der gesamte Bereich um das Bohrloch wird analysiert. Die Größe des Bereichs kann vom Bediener auch nach der Messung angepasst werden.
  • Definierte Bohrparameter: Es wird ein hochpräziser elektrischer Bohrer eingesetzt, der die volle Kontrolle über Bohrerdrehzahl und Bohrvorschub bietet. Je nach Materialbeschaffenheit ist eine geeignete Auswahl dieser Parameter erforderlich, um unerwünschte thermische oder mechanische Auswirkungen auf die Bohrung zu vermeiden.
  • Benutzerfreundlich: Leicht zu bedienende Windows-basierte Software.
  • Einfach: Computergesteuerte, automatische Messung.
  • Werkstoffe: Alle Materialien, die mit einem Bohrer präzise bearbeitet werden können, lassen sich analysieren. Dazu gehören auch nicht-kristalline Werkstoffe und Werkstoffe, die aufgrund sehr grober Körner oder ausgeprägter kristallographischer Texturen nur schwer mittels Röntgenbeugung (XRD) analysiert werden können.