Entwicklung eines thermografischen Verfahrens zur Defektdetektion bei Eisenbahnrädern

Abstract

Der Schienenverkehr ist nach wie vor eine der wichtigsten Transportarten weltweit. Auch für die Zukunft wird ein nach wie vor starkes Wachstum dieses Sektors erwartet. Die hierdurch steigenden Passagier- sowie Gütertransportzahlen mit dem damit verbundenen Anstieg der Schienenfahrzeuge und deren Fahrleistungen erfordern jedoch auch die Beschäftigung mit sicheren, zuverlässigen und leistungsfähigen Prüftechnologien, vor allem für sicherheitskritische Komponenten. Der Radsatz und das Rad selbst sind solche Schienenfahrzeugkomponenten, welche durch Defekte Ursache für gravierende Unfälle sein können. Für die Prüfung dieser Bauteile stehen seit langem verschiedene Methoden, mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen, zur Verfügung. Die Radoberfläche, mit Defekten wie beispielsweise Rissen auf der Radlauffläche, werden heute größtenteils mit Hilfe der Magnetpulverprüfung untersucht. Diese etablierte Methode bringt jedoch einige Nachteile mit sich, wie einen im Allgemeinen großen, platzgreifenden Prüfaufbau, eine aufwendig durchzuführende Prüfung und eine schwierige Automatisierbarkeit. Entwicklungen der letzten Jahre bei den Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung haben hierzu Alternativen hervorgebracht, welche eine effizientere und leistungsstärkere Bearbeitung dieser Prüfaufgabe ermöglichen könnten. Eine dieser neuen Prüfverfahren ist die induktiv angeregte Thermografie. In dieser Arbeit wird ein, auf diesem Verfahren aufbauendes, modernes Prüfsystem für die Radprüfung bei Schienenfahrzeugen entwickelt. Dieses soll mindestens die gleiche Leistung im Bezug auf Defektdetektionsraten wie die Magnetpulverprüfung aufweisen, bei gleichzeitig verbesserter Mobilität, Einsetzbarkeit in unterschiedlichen Prüfszenarien und kürzerer Prüfzeit. Die Entwicklung soll in einem prototypischen Demonstrator seine Umsetzung finden, um das Verfahren für eine zukünftige industrielle Anwendung vorzubereiten und dem zu erwartenden größeren Bedarf an Radprüfungen in Produktion und Wartung zu begegnen.

Rail transport continues to be one of the most important modes of transport worldwide. This sector is expected to continue to grow strongly in the future. However, the resulting increase of passenger and freight transport and the associated increase in the number of rail vehicles and their mileage also require the use of safe, reliable and efficient testing technologies, especially for safety-critical components. The wheelset and the wheel itself are rail vehicle components that can cause serious accidents due to defects. Various methods for testing these components with their respective advantages and disadvantages have long been available. The wheel surface, with defects such as cracks on the wheel tread, is largely examined today using magnetic particle testing. However, this established method shows some disadvantages, such as a generally large, space-taking test setup, a complex testing process and a difficult automatability. Developments in recent years in the field of non-destructive testing methods have produced alternatives that could enable more efficient and more powerful handling of this testing task. One of these new test methods is induction excited thermography. In this work, a modern test system for wheel testing of rail vehicles is developed based on this method. It should have at least the same defect detection performance as magnetic particle testing, with improved mobility, applicability in different test scenarios and shorter testing time. The development is to be implemented in a prototype demonstrator in order to prepare the procedure for future industrial application and to meet the expected greater demand for wheel tests in production and maintenance.