Werkstoffe

Neben den Prüfdienstleistungen bietet unser Labor Unterstützung bei einer normgerechten Werkstoffauswahl und -beratung an. Insbesondere - aber nicht ausschließlich - bezogen auf Werkstoffe, die ihren Einsatz in elektrotechnischen Erzeugnissen finden. Mit langjähriger Erfahrung und Expertise unterstützen wir Sie gerne bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe für Ihren Anwendungsfall. Unsere intensiven Kontakte zu namhaften Werkstoffherstellern erleichtern Ihnen die Auswahl neuer Werkstoffe und helfen bei deren Einsatz. Unsere Beratungstätigkeiten sind hierbei nicht auf Kunststoffe beschränkt. Wir unterstützen Sie auch gerne bei der Auswahl von metallischen Werkstoffen, Kontaktmaterialien, Hilfs- und Betriebsstoffen, Klebstoffen, Schildermaterialien, Bedruckungsverfahren, Lackdrähten, Leiterplatten, Elektroblechen und sonstigen Werkstoffen. Hierbei liegt neben der Auswahl eines technisch geeigneten Werkstoffes auch immer die wirtschaftlichste Lösung in unserem Fokus. Neben den normativen Anforderungen an einen geeigneten Werkstoff für eine definierte Anwendung spielen natürlich auch die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben (z.B. stoffrelevante Regularien wie RoHS II und REACH) und die Berücksichtigung kundenspezifischer Vorgaben eine wesentliche Rolle.

Auf Wunsch übernehmen wir auch gerne das Werkstoffmanagement für Sie, damit zum einen sichergestellt ist, dass nur Werkstoffe eingesetzt werden, die qualifiziert und geprüft sind und zum anderen die Werkstoffvielfalt in Ihrem Unternehmen durch ein zentrales Werkstoffmanagement sinnvoll begrenzt wird. Die Bündelung von Werkstoffen schafft wirtschaftliche und prozesstechnische Vorteile für Ihr Unternehmen.

Darüber hinaus bieten wir Ihnen im Bereich der Werkstoff- und Bauteilprüfungen ein umfangreiches Prüfportfolio an.

Industrielle Computertomografie

Die I²PS ist ab sofort CT-Dienstleister für die Elektroindustrie. Mit unseren Möglichkeiten der 2D und 3D Computertomographie bieten wir unseren Kunden zerstörungsfreie Untersuchungen an ihren Produkten an.

In der Qualitätssicherung, der Entwicklung oder der Schadensanalyse bietet die industrielle Computertomographie (ICT) ein sicheres Inspizieren von Fehlern, innerem Aufbau sowie geometrische Vermessungen. 

Mit DAkkS Kalibrierung gemäß IEC/ISO 17025!

Die leistungsstarke 500 W starke Röntgenröhre mit einer Röntgenspannung von 225 kV ermöglicht ein breites Teilespektrum – damit ist das System auch für dichtere Teile und Multi-Materialbauteile geeignet. 

Typische Analysen sind:

• CT Scan zur dreidimensionalen Visualisierung von Bauteilen und Geräten
• Wandstärken- und Defektanalysen
• Überprüfung der Montage- und Fügetechnik
• Dimensionelle Messungen zur Überprüfung der Maßhaltigkeit (Soll-/Ist Vergleich)

Besonders bei Werkstoffen, die in elektrotechnischen Erzeugnissen eingesetzt werden, ist das Verhalten der Werkstoffe bei abnormaler Wärme und Feuer entscheidend für die Betriebssicherheit des Produktes. Zur Prüfung des Brandverhaltens der Werkstoffe gibt es zahlreiche nach IEC-, DIN EN- ASTM- und UL-Normen festgeschriebene thermische Prüfverfahren. Wir können für Sie Glühdrahtprüfungen (GWT), GWFI, GWIT, GWEPT, Nadelflammtests (NFT) sowie horizontale und vertikale Flammprüfungen gemäß IEC/UL Klassifikationen HB, V0, V1, V2, 5VA, 5VB durchführen. Je nach Prüfverfahren finden die Prüfungen an Werkstoffproben, Bauteilen (z.B. UL 5 inch flame test) oder kompletten Geräten statt.

Eine wichtige elektrische Eigenschaft von Kunststoffen zur Bewertung der Eignung als Isolierstoff in elektrischen Geräten ist die Kriechstromfestigkeit. Sie wird durch ein standardisiertes Verfahren zur Bestimmung der Vergleichszahl (PTI/CTI A/B) durch Kriechwegbildung auf festen isolierenden Werkstoffen bei Auftropfen einer Prüflösung ermittelt. Die Prüfanlage ermöglicht die Durchführung der Prüfung für Spannungen bis 600 V. Der PTI/CTI Wert eines Kunststoffmaterials ist erheblich von den verwendeten Additiven abhängig und kann sich daher bei gleichem Basispolymer je nach Einfärbung oder Optimierung (z.B. Laserpigmentierung) deutlich unterscheiden. Weitere elektrische Messungen in Form von Widerstandsmessungen (Bahnwiderstand, Übergangswiderstand, Kontaktwiderstand, …), Hochspannungsprüfungen oder Prüfungen der Isolationsfestigkeit werden insbesondere vor und nach Umweltsimulationsprüfungen (Klimaprüfungen unter tiefer/erhöhter Temperatur und/oder Feuchte) durchgeführt. In enger Abstimmung mit dem Kunden können darüber hinaus unterschiedlichste Funktionsprüfungen durchgeführt und überwacht werden.

In unserem Chemielabor stehen umfangreiche nasschemische Untersuchungsverfahren zur Verfügung um beispielsweise eine Bewertung der chemischen Beständigkeit von Geräten, Bauteilen und Werkstoffproben unter Einwirkung von Schmierstoffen, Korrosionsschutzmedien oder Reinigungsmitteln durchzuführen. Weitere Schwerpunkte sind z.B.:

• Korrosionsbeständigkeit (z.B. Ammoniumchlorid-Test, Kontaktkorrosion, …)
• Ozonbeständigkeit
• Chemikalienbeständigkeit
• Untersuchung von Ausschwitzungen und Ausgasungen
• Untersuchung von Füllstoffen, Additiven oder Verstärkungsmaterialien in Werkstoffen
• Bestimmung des Vernetzungsgrades (z.B. strahlenvernetzte Kunststoffe)
• Überprüfung des Aushärtungsverhaltens (z.B. duroplastische Kunststoffe)
• Viskositätsmessung
• Eigenschaften von Ölen und Fetten
• Untersuchung des Spannungsrissverhaltens
• Gewichtsverlustbestimmung (µg-Bereich)
• Bestimmung des Feuchtegehaltes (z.B. in Kunststoffen)
• Großer Umfang an klassischen nasschemischen Verfahren

Die Oberfläche eines Werkstoffes kann in vielen Anwendungen entscheidende Bedeutung für die Funktion haben (Reibung, Kontaktprobleme durch Korrosion/Verunreinigung, Hafteigenschaften für Klebstoffe/Oberflächenveredelungen, Oberflächengüte von Beschichtungen (Poren), Farbeindruck, etc.). Deshalb ist es wichtig die Oberfläche eines eingesetzten Werkstoffes möglichst genau zu kennen. Hierfür bietet I²PS eine Reihe von Oberflächenanalyseverfahren an.
Für die Untersuchung der Makrostruktur einer Oberfläche kann beispielsweise ein Oberflächenprofilometer eingesetzt werden, mit dem berührungslos mittels Laser ein virtuelles Abbild der Oberfläche durch einen Flächenscan erstellt wird. Für einen genaueren Blick auf die Oberfläche ermöglicht der Einsatz eines chromatischen Sensors z.B. die Messung von Oberflächenrauigkeiten bis Ra1 – als Linienscan, oder auch als Flächenscan. Für die Analyse der Mikrostruktur stehen sowohl Digital- und Lichtmikroskope als auch ein Rasterelektronenmikroskop zur Verfügung. Oberflächenbeschichtungen von Metallen (mehrere unterschiedliche Schichten übereinander) können durch eine röntgenographische Schichtdickenmessung zerstörungsfrei identifiziert und quantifiziert werden.
Gerne bieten wir Ihnen die für Sie passende Analysemethode an.

Bei unbekannten Materialien, zur Wareneingangskontrolle, bei Reklamationen oder zur Überprüfung der Einhaltung von Stoffverboten wie der RoHS oder anderen Umweltschutzrichtlinien (z. B. REACH, Prop65, …) ist es von Interesse, die Zusammensetzung eines Materials genau zu kennen oder das Material zweifelsfrei identifizieren zu können.

Zu diesem Zweck bietet I²PS verschiedene Analysemöglichkeiten an. Für die lokale Analyse von Zusammensetzungen, zur Identifikation von Verunreinigungen, zur Untersuchung von Phasenseparationen und-grenzen oder ähnlicher Phänomene bietet die energiedispersive Röntgenspektrometrie hervorragende Analysemöglichkeiten.

Zur Identifikation und zum Nachweis von organischen Stoffen bieten wir FTIR Analysen an (Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie). Hierbei werden Molekülgruppen durch Infrarotstrahlung angeregt und können aufgrund der sich daraus ergebenden Absorption spezifischer Wellenlängen im gemessenen IR-Spektrum nachgewiesen werden. Jeder Werkstoff erhält so seinen eigenen „Fingerabdruck“. Durch Vergleich mit Datenbanken (Spektrenbibliotheken) ist es möglich Werkstoffe zu identifizieren, aber auch die Anwesenheit verschiedener Substanzen/Additive nachzuweisen. Hierzu steht uns unter anderem eine über viele Jahre selbst erstellte, umfangreiche Datenbank analysierter Werkstoffe (Handelsprodukte) zur Verfügung.

Für die genaue Analyse der Zusammensetzung von metallischen Werkstoffen wird ein optisches Emissionsspektrometer (F-OES, auch Funkenspektrometer) eingesetzt. Hierbei können neben schweren Elementen auch leichtere Elemente, wie bspw. Kohlenstoff, bestimmt werden. Durch einen Funken wird bei der Messung ein kleiner Teil des Probenmaterials verdampft und angeregt. Das Spektrum der optischen Emission bei Rückfall aus der Anregung wird analysiert und erlaubt so die Zuordnung von Elementen und Elementgehalten.

Eine schnelle Möglichkeit zur Bestimmung von Materialzusammensetzungen an Proben mit anorganischen Anteilen bietet zudem die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA). Diese mobile Methode kann beispielsweise für die RoHS-Analytik eingesetzt werden (Screening-Elementanalyse auf nach RoHS Richtlinie verbotene Elemente, an Kunststoffen, Metallen, etc.) aber auch zur schnellen Analyse von Metalllegierungen. Es eignet sich besonders um schnelle Untersuchungen an großen Probenanzahlen durchzuführen (z.B. Nachweis von Brom in Kunststoffformteilen). Die Auflösungsfähigkeit für leichtere Elemente ist hierbei schwächer als bei der OES.

Ergänzend können Untersuchungen der Zusammensetzung oder der Nachweis einzelner Substanzen nasschemisch in unserem Chemielabor durchgeführt werden.

Rasterelektronenmikroskop (REM) mit energiedispersivem Röntgenspektrometer (EDX)

Das REM wird zur bildgebenden Analyse von Oberflächen mittels Elektronenstrahlen verwendet. Dazu stehen je nach Fragestellung verschiedene Detektoren zur Verfügung (SE, BSE, VPSE Detektor). Mit Vergrößerungen von ca. 20 bis zu 300.000 fach ermöglicht es eine sehr detailgenaue Abbildung der Oberfläche unterschiedlichster Proben und Materialien mit extrem hoher Schärfentiefe. Das REM kann für verschiedenartigste Fragestellungen sehr flexibel eingesetzt werden: Von der Untersuchung des Bruchgefüges eines gehärteten Stahlteils (Stichwort Wasserstoffversprödung) über die Anbindung der Glasfasern in einer Kunststoffmatrix bis hin zur Mikrostruktur in Halbleiterbauelementen oder der Untersuchung von Insektenflügeln, um nur einige Beispiele zu nennen. Dank der Niedervakuumtechnik (low vacuum), die mit unserem Gerät nutzbar ist, können auch nichtleitende Oberflächen (z.B. Kunststoffe) im REM ohne vorheriges sputtern (Erzeugung einer leitfähigen Oberfläche) untersucht werden.
Das REM wird von I²PS in der Schadensanalyse, Prozessanalyse, Materialanalyse oder Oberflächenanalyse oftmals auch in Verbindung mit metallographischen Gefügeanalyseverfahren eingesetzt.
Mit dem energiedispersiven Röntgenspektrometer (EDX) kann parallel zur REM Untersuchung eine Materialanalyse durchgeführt werden, d.h. es können Elementzusammensetzungen und –verteilungen gemessen werden (Punkt-, Linien- und Flächenscan zur Analyse der Verteilung bestimmter chemischer Elemente in einer Probe). Damit lassen sich beispielsweise Gefügeinhomogenitäten oder Verunreinigungen in einer Probe identifizieren.

In der Metallographie führen wir Strukturanalysen bzw. Gefügeuntersuchungen (Schliffbilder) sowohl an metallischen Werkstoffen, z.B. Kontakte, Schrauben, Bleche, Sintermetalle, als auch an Kunststoffformteilen (z.B. Mikrotomie, Durchlichtmikroskopie) durch. Die thermo-mechanische Vorgeschichte eines Bauteils (z.B. Einfluss durch Wärmebehandlung, Prozessparameter) spiegelt sich besonders im Mikrogefüge wieder. Aus der Struktur des Mikrogefüges können Erkenntnisse über die vorausgegangene Wärmebehandlung (z.B. Härten, Vergüten, Einsatzhärten, Normalisieren) oder vorausgegangene andere Prozessparameter (z.B. Oberflächenbehandlung oder Ausprägung amorpher Zonen in teilkristallinen Kunststoffen aufgrund schneller Abkühlgeschwindigkeiten) gewonnen werden. Die mikroskopische Untersuchung von Schliffen stellt eine wichtige Untersuchungsmethode bei der Qualifizierung von Werkstoffen und Verarbeitungsprozessen (z.B. Lötverbindung, Schweißnaht, Beschichtung) oder bei der Fehlersuche bei Schadensanalysen dar. Sie dient zudem häufig auch als Probenvorbereitung für weitergehende Untersuchungen wie beispielsweise REM-EDX Anlalysen zur Analyse der chemischen Zusammensetzung einzelner Partikel oder Phasen in einem Gefüge oder auch zur Aufnahme einer Elementverteilung (z.B. Screening). Die Bewertung der Ergebnisse erfolgt durch Werkstoffexperten mit langjähriger Erfahrung.

Prüfanlagen:

• Auf- und Durchlichtmikroskopie (Interferenzkontrast, Hell- / Dunkelfeld), Vergrößerung 16 bis 1000-fach
• Stereomikroskopie, Vergrößerung 4 bis 100-fach
• Digitalmikroskopie mit Bildanalyse (0 bis 200-fach)
• Visualizer für Makroaufnahmen
• Digitale Bildanalyse und Fotodokumentation, Phasen- oder Korngrößenverteilungen
• Mikroskopische Messtechnik (z.B. Schichtdickenmessung, Faserlängen, Porengröße/-verteilung)

Probenauswahl und –vorbereitung:

• Probenpräparation durch Zuschnitt, Einbetten, Schleifen, Polieren, Ätzen
• Herstellung von Mikrotom-Schnitten (z.B. Kunststoffe)