Schnelle Metallverifizierung mit LIBS-Handgerät

Die Wiedemann GmbH wurde vor 77 Jahren im Jahr 1945 gegründet. Vom kleinen Handwerksbetrieb hat sich das Unternehmen zum Hersteller von industriellen Edelstahlbauteilen entwickelt. Mit 230 Mitarbeitern werden in Husum auf 9.500 qm Produktionsfläche Bodeneinläufe, Entwässerungstechnik, Türen, Fenster, Maschinengestelle, Maschinenverkleidungen und Teile für die Außenentwässerung gefertigt.

Die Wiedemann-Produkte bestehen ausschließlich aus Edelstahl und müssen höchsten Anforderungen bezüglich Hygiene und Korrosionsbeständigkeit genügen, da sie weltweit in der Lebensmittelindustrie, im Anlagenbau und in der Gebäudetechnik eingesetzt werden.

Werkstoffprüfung

Tagtäglich müssen bei Wiedemann verschiedene Cr/Ni Stähle zu 100% geprüft werden. Eine Prüfaufgabe ist das Erkennen/Sortieren von 1.4301/1.4571 Werkstoffen. Wichtig ist die schnelle und einfache Überprüfung, ob die Cr/Ni Werkstoffe das Element Molybdän von >2% enthalten. Diese Konzentration des Elements Molybdän hat einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften des Produkts.

Lars Meyer, Leiter Technik bei Wiedemann, war daher für die Qualitätskontrolle auf der Suche nach einem kompakten Analysegerät mit hohem Durchsatz. Es sollte möglichst ein handgeführtes Gerät sein, da die Bauteile oft sehr groß sind und auch vor Ort an der Baustelle oder beim Kunden gemessen werden müssen. Die RFA-Technologie sollte es jedoch nicht sein, da der Schulungs- und Zertifizierungsaufwand zu groß ist.

Die mobile Funkenspektrometrie kam ebenfalls nicht in Frage, da die Analyse zerstörungsfrei sein muss. „Wir haben uns für ein handgeführtes LIBS Analysegerät, den Vulcan von Hitachi, entschieden, da er eine 100%ige Kontrolle in nur einer Sekunde ermöglicht“, so Lars Meyer.

LIBS Analysetechnik

Laserinduzierte Plasmaspektroskopie oder kurz LIBS ist eine Analysetechnik, die seit vielen Jahren in Laboren angewendet wird, LIBS Handgeräte sind sehr modern und seit 2014 auf dem Markt. Während der LIBS-Analyse trifft ein hoch energetischer Laserimpuls auf die Probe, bei dem ein sehr kleiner Teil der Oberfläche verdampft oder abgetragen wird. Das Material wird auf bis zu 10.000 C° und mehr erhitzt. Die Temperatur ist so hoch, dass die Atome sich aufspalten und ein Plasma bilden. Trotz dieser hohen Temperaturen erfolgt keine Erwärmung der Probe während der Analyse.

Bei der Abkühlung des Plasmas wird überschüssige Energie freigesetzt, die in Form von elementspezifischem Licht emittiert. Die Wellenlängen des Lichts werden über einen Lichtwellenleiter gesammelt und einem Spektrometer zugeführt. Jedes Element kann einer bestimmten Spektralspitze zugeordnet werden. LIBS Spektren sind sehr komplex mit hunderten oder sogar tausenden von möglichen Spektrallinien für jedes Element. Die Elementkonzentration wird durch die Intensität der Spektralspitze bestimmt, mit Algorithmen werden dann der Probentyp identifiziert und die Konzentration bestimmt.

Für die LIBS Analysetechnik sprechen laut Robert van Laak, Sales Manager DACH bei Hitachi High-Tech Analytical Science GmbH, viele Gründe: So ist sie aktuell eine der schnellsten Analysetechniken, um Metalllegierungen zu identifizieren und zu analysieren. In nur einer Sekunde kann praktisch jede Legierung gemessen werden. Damit ist das LIBS Handgerät 20-mal schneller als ein Röntgenfluoreszenz-Handgerät. Es ist leicht zu bedienen: einfach zielen, messen und das Ergebnis vom Bildschirm ablesen und als kleines Handgerät mobil und überall einsetzbar. Die LIBS-Technik ist außerdem praktisch zerstörungsfrei. Der entstehende Brennfleck ist so winzig, dass er mit dem bloßen Auge kaum zu sehen ist.

Auch aus rechtlicher Sicht ist die Implementierung laut van Laak komplizierter als z. B. für RFA. „Teure Lizenzen oder zeitaufwändige Trainings sind nicht notwendig. Für den Vulcan mit Laserschutzklasse 3B benötigt man einen Fachkundenachweis.

Diesen erhält man mit einem eintägigen Laserschutzkurs, der auch online durchgeführt werden kann und nur alle fünf Jahre wiederholt werden muss. Die Anzeige des Geräts bei der Berufsgenossenschaft und beim Gewerbeaufsichtsamt ist ebenfalls vorgeschrieben, dafür kann das Formular vom BG ETEM verwendet werden.“

Bei Wiedemann ist der Vulcan seit über einem Jahr im Einsatz. Durch die einfache Bedienung und das ergonomische Design können die Mitarbeiter viele Stunden täglich mit dem Vulcan Messungen im Wareneingang, Warenausgang und beim Kunden vor Ort durchführen. Dank der Schnelligkeit und der einfachen Bedienung des LIBS Handgeräts ist bei Wiedermann die Qualitätskontrolle ideal aufgestellt.

Über den Artikel der Woche

Jede Woche beleuchten wir im Artikel der Woche ein spannendes Thema für die Edelstahlbranche. Weitere Artikel finden Sie auch in unserer Zeitschrift Edelstahl Aktuell. Um diese und viele weitere Artikel (fast) monatlich zu lesen, abonnieren Sie unsere Zeitschrift (erhältlich in Print und digital).

Möchten Sie als Autor mitwirken? Bitte kontaktieren Sie Catrin Senger.

Jede Woche teilen wir einen neuen Artikel mit unserer Edelstahl Community. Machen Sie mit und lassen Sie uns Ihren Artikel auf Edelstahl Aktuell online und in gedruckter Form veröffentlichen.

Alle Bilder wurden vor der COVID-19-Pandemie bzw. unter Einhaltung der Abstandsregeln aufgenommen.