Wer den Begriff Ultraschall hört, der denkt in der Regel sofort an die Untersuchung beim Arzt. Zum Beispiel in der Gynäkologie, wo man mit den Geräten die Babys im Bauch der Mütter beobachtet. Doch in der Allgemeinheit ist kaum bekannt, dass diese Technik auch auf ganz anderen Gebieten im Einsatz ist. Vor allem in der Industrie spielt sie eine bedeutende Rolle, weil sie so vielseitig nutzbar ist. Wir zeigen auf, welche zahlreichen Verwendungsmöglichkeiten es gibt. Zudem klären wir, warum insbesondere Projektmanager sich dessen bewusst sein sollten, wofür Ultraschall-Sensoren gut sein können.
Ultraschall – wie funktioniert die Technologie
Warum also sollte man in der Industrie Ultraschallgeräte kaufen? Das erklären wir gleich. Davor jedoch möchten wir einen kurzen Blick auf die Hintergründe dieser Methode werfen. Dann werden viele grundsätzlich gestellte Fragen später fast schon von alleine geklärt sein.
Ein Ultraschall Gerät besteht im Wesentlichen aus einem Sensor. Dieser Sensor ist in der Lage hochfrequente Schallimpulse auszusenden und sie wieder aufzufangen, sobald sie reflektiert werden. Da die Geschwindigkeit der Schallwellen eine feste Größe ist, gibt der Zeitraum zwischen Senden und Empfangen an, welcher Weg zurückgelegt wurde. Das heißt, die im Sensor erfassten Daten ermitteln den Abstand zwischen Sensor und Objekt. Nachdem so ein Sensor seine hoch frequenten Wellen in einem Winkel von ungefähr 90°-120° aussendet, erhält man als Nutzer nicht nur Informationen über einen kleinen Punkt, sondern eine größere Fläche.
Neben dem Ultraschallsensor gibt es dann noch die restlichen Komponenten. Dabei befindet sich ein Computer, der die Signale in ein optisches Format umwandelt und auf dem Bildschirm ausgibt. Helle Flächen deuten auf einen geringen Abstand hin. Je dunkler etwas ist, umso größer die Entfernung vom Sensor.
Man hat festgestellt, dass Ultraschall beim Einsatz unterschiedlichen Materials andere Ergebnisse liefert. Je weicher ein Stoff, desto besser kann er durchdrungen werden. Je härter, desto weniger kann der Sensor unterhalb der Oberfläche Distanzen ausmessen.
Aufgrund dieser Fähigkeiten und der erreichbaren Reichweite, ergeben sich im industriellen Bereich vor allem folgende Anwendungen für die Ultraschall-Sensor Technologie:
- Materialprüfung
- Füllstands-Messung
- Abstands-Messung
- Allgemeine Kontrollmessungen
- Ultraschall-Reinigung
Material-Prüfung & Projektmanagement
Als Projektmanager ist diese Variante diejenige, die man kennen sollte. Gerade bei der Entwicklung neuer Produkte oder innovativer Produktionsverfahren, kommt es darauf an, dass sämtliche Fehlerquellen eliminiert werden. Dazu gehört es verschiedene Objekte auf ihre Zuverlässigkeit zu überprüfen. Sei es das Material, aus dem ein Produkt besteht oder das fertige Produkt an sich.
Zu diesem Zweck sollten Projektmanager wissen, dass sich einige wichtige Prüfungen mit dem Ultraschallsensor durchführen lassen. Mit ihnen ist es möglich unter der Oberfläche nach inneren Fehlern, Brüchen zu suchen oder Luftblasen und Risse zu erfassen.
In der Qualitätsprüfung sind solche Untersuchungen an der Tagesordnung. Sie werden dazu genutzt, um Stichproben in der Fertigung zu durchzuführen. Mir ihrer Hilfe lässt sich eine bestimmte Fehlerquote ermitteln, so dass die Produktionsschritte gegebenenfalls noch verbessert und angepasst werden können, bis sie zur finalen Reife gelangen.
Füllstandsmessung
Ein anderes Einsatzgebiet für den Ultraschallsensor ist die Füllstandsmessung. Sie ist vor allem deshalb wichtig, weil manche Herstellungsverfahren sehr exakte Messungen darüber benötigen, ob sich in einem Gefäß eine ausreichende Menge an Flüssigkeit befindet. In einigen Industrien entscheiden solche Pegelstände darüber, ob zum Beispiel eine Explosion ausgelöst wird, oder ob die Maschinen genug Öl erhalten usw. Man könnte von einer kritischen Einsatzstelle sprechen. Hierfür wird der Sensor im Behälter installiert. Mit Hilfe der Schallwellen können in Entfernungen bzw. Füllstände von wenigen Millimetern aber auch mehreren Metern unter Kontrolle bleiben.
Abstandsmessung bei Fahrzeugen
Heute kennt so gut wie jeder die Sensoren, die an Autos mit dabei sind, um das Einparken zu erleichtern. Diese hoch präzisen Geräte funktionieren ebenfalls mit Schall. Sie werden am Heck und an der Front installiert. Danach zeigen die Sensoren zuverlässig den Abstand zu einem Objekt an. So können Fahrer besser parken oder ihre Fahrzeuge sicherer durch eine Fabrik oder die Produktion lenken. Eine Anwendung erfolgt auch in der Sicherheitstechnik. Zum Beispiel beim automatischen Auslösen einer Bremsung, wenn jemand vors Auto springt. In dem Fall arbeiten die Hersteller ebenfalls mit Ultraschallsensoren.
Allgemeine Kontrollmessungen
Auch hier heißt es wieder aufgepasst für Projektmanager. Denn die Vielzahl der Möglichkeiten für Ultraschallsensoren ist vielseitig. So, dass sie sich gerade für kurzfristige Projekte besonders gut eignen. Im Grunde geht es immer darum den Sensor zu nutzen, um Distanzen und Entfernungen zu überprüfen und bildlich sichtbar zu machen. Die Vorteile dieser Basis-Technologie werden für zahlreiche industrielle Herausforderungen verwendet:
In der Qualitätskontrolle lassen sich Verformungen messen.
Es können Transportbehälter überwacht werden, bei denen alles an einer bestimmten Stelle liegen muss. Zum Beispiel, ob alle Flaschen in der Getränkekiste sind.
Automatische Vermessung von Höhen und Breiten von Objekten.
Erkennung von Kanten und Löchern in Gegenständen.
Alles, was der Erfassung von Größen und Entfernungen dient, lässt sich mit der Anwendung von Ultraschallsensoren günstig lösen. Gute Sensoren arbeiten hoch präzise und können fast jegliches Objekt optisch darstellen. Vor allem können sie teilweise auch unter die Oberfläche „schauen“ – je nachdem, welches Produktionsmaterial genutzt wurde.
Ultraschall Reinigung
In der Physik bezeichnet man Schwingungen von über 18 kHz als Ultraschall. Werden solche Wellen in flüssigen Medien eingesetzt, dann erzeugen sie dort Bläschen, die keine Luft enthalten. Mit der Zeit implodieren sie und lösen dadurch eine Art Sprengung. Man nennt diesen Ablauf Kavitation. Wenn sich solche Blasen an der Außenfläche von Objekten ablagern und dann hoch gehen, dann werden die Schmutzpartikel quasi weggesprengt. Diese Form der Anwendung erfolgt ohne Sensor.
Aufgrund der hohen Menge, es sind Millionen kleiner Bläschen, findet eine immens gründliche Reinigung statt. Das Gute an ihr ist, dass keine allzu hohen Temperaturen erforderlich sind. Innerhalb einer kurzen Zeitspanne können Objekte fast jeglicher Art in einen überdurchschnittlich reinen Zustand versetzt werden. Dabei kann auf aggressive Mittel vollständig verzichtet werden. Es ist besonders gründlich und noch dazu umweltschonend.
Damit das klappt, sind einige Faktoren besonders wichtig:
Die Stärke der Wellen muss auf das Material und die Stärke der Verschmutzung angepasst sein.
Die Einhaltung der richtigen Frequenz und deren Konstanz ist unerlässlich.
Der Abstand zwischen Schwinger und Gegenstand muss beachtet werden.
Fazit Ultraschall Verfahren und Projektmanagement
Systeme mit Ultraschallsensoren haben in der Industrie eine große Bedeutung erlangt. Grund dafür ist, dass man mit ihrem Einsatz ein gutes Ergebnis erzielt und dabei keine großen Kosten fürchten muss. Insbesondere im Projektmanagement sollte man sich bewusst sein, dass mit ihnen gute Ergebnisse erzielt werden. Häufige Prüfungen von Produkten und Verfahren sind mit ihnen ein Kinderspiel. So kostet es nicht viel Geld und Aufwand immer wieder Tests zu machen, bis die Perfektion aller Produktionsschritte erreicht ist.
Natürlich beschränkt sich die Nutzung nicht auf Projekte. Ultraschallsensoren sind auch bei regelmäßigem Einsatz von Automatisierungstechnik jeglicher Art im Einsatz. Es ist vor allem die Fähigkeit Geräte mobil zu nutzen und damit schnelle Ergebnisse zu erzielen, was sie für kurzfristige Einsätze so praktisch macht.