Three-Dimensional Data Storage in the Subsurface Region and Fast Read-Out Technologies for Determining the Mechanical Load History of Components
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S. Barton
Abstract
In industrial production, the absence of clear component identification and unrecognized component defects can lead to a lack of protection against product piracy and unforeseen faults in machinery and equipment. In this context, data, which are stored directly in the subsurface region of a component ensuring its clear identification, as well as sensitive materials which act as sensors for high loading, can contribute to problem-oriented solutions. For robust, forgery-proof component identification that is inseparably linked to the component, three-dimensional data matrix codes are introduced into the component's subsurface region via a laser-induced local heat treatment. This technology ensures a sufficient data density. By locally tempering the metastable austenitic steel, areas are created where mechanical loads exceeding a defined level cause changes in the microstructure of the heat treated subsurface region. By means of adapting suitable read-out technologies, such as high-resolution eddy-current technology and the harmonic analysis of eddy-current signals, the data and load information stored in the component's subsurface region can be read non-destructively.
Kurzfassung
In der industriellen Produktion kann das Fehlen von eindeutigen, inhärenten Bauteilkennzeichnungen und unerkannten Ungänzen und Bauteilschwachstellen zu einem mangelhaften Schutz gegen Produktpiraterie und unvorhergesehene Bauteilschäden und damit zu Störungen in Maschinen und Anlagen führen. Daten, die eine eindeutige Identifizierung gewährleisten und direkt in der Randzone eines Bauteils gespeichert werden können, sowie sensitive Werkstoffe, die selbst als Sensoren bei hohen Beanspruchungen fungieren, können hier problemorientiert zu sinnvollen Lösungen beitragen. Über eine laserinduzierte lokale Wärmebehandlung werden dreidimensionale Data-Matrix-Codes inhärent in die Bauteilrandzone eingebracht, die über eine hohe Datendichte verfügen und eine robuste, fälschungssichere und untrennbar mit dem Bauteil verbundene Bauteilkennzeichnung ermöglichen. Durch das lokale Anlassen metastabiler, austenitischer Stähle werden lokal ausgerichtete Bereiche in der Bauteilrandzone geschaffen, in denen das Überschreiten einer definierten mechanischen Belastung Änderungen in der Gefügestruktur hervorruft. Durch die Entwicklung geeigneter Auslesetechnologien, wie der hochauflösenden Wirbelstromtechnik und der Harmonischen Analyse von Wirbelstromsignalen, können die in der Bauteilrandzone gespeicherten Daten und Belastungsinformationen zerstörungsfrei ausgelesen werden.
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