Eine vollständige Maschinendiagnose stützt sich auf mehrere komplementäre Messgrößen. Schwingungen zeigen mechanische Fehler in rotierenden Komponenten; Temperatur zeigt Wärmestaus in Lagern, Motoren und Schaltanlagen; Ultraschall macht gasförmige Lecks und elektrische Entladungen hörbar. Zusammen bilden sie ein robustes Frühwarnsystem.
IR-Thermografie: berührungslose Wärmemessung
Infrarotkameras (FLIR, Optris, Testo) messen die von Oberflächen emittierte Infrarotstrahlung und errechnen daraus die Oberflächentemperatur – ohne Kontakt, aus Distanz, und im Betrieb der Anlage. Typische Anwendungen im Maschinenbau:
- Elektrische Schaltschränke: Überhitzte Klemmen, schlechter Kontaktwiderstand, überlastete Sicherungen werden als Hotspots im Wärmebild sichtbar, bevor sie zu Bränden führen
- Motorwicklungen: Ungleichmäßige Temperaturverteilung deutet auf Wicklungsschlüsse oder Phasenasymmetrie hin
- Lager: Erhöhte Lagertemperatur ist ein später, aber eindeutiger Schadensindikator – früher als Schwingungen bei langsam laufenden Maschinen (< 100 RPM)
- Getriebe: Kühlleistung des Getriebeöls beurteilen, Hotspots bei Zahnflanken-Schäden
- Refractory-Auskleidungen: Brennöfen, Autoklaven – Dünnstellen im Feuerfestmaterial zeigen höhere Außentemperaturen
Für stationäres Monitoring werden kompakte Infrarot-Array-Sensoren (Optris PI 160, FLIR Lepton) fest installiert und überwachen kontinuierlich – kostengünstiger als vollwertige Wärmebildkameras für Rundgänge.
Ultraschalltechnik: akustische Lecksuche
Ultraschallgeräte detektieren hochfrequenten Schall im Bereich 20–100 kHz, der für das menschliche Ohr unsichtbar ist. Durch ein Heterodyn-Verfahren wird das Ultraschallsignal in den hörbaren Bereich heruntergemischt. Anwendungen:
- Druckluftlecks: Druckluft ist in der Fertigung die teuerste Energie pro kWh. Ein 1-mm-Leck bei 6 bar kostet ~1.500 €/Jahr. Ultraschalldetektion findet Lecks in Rohrsystemen, Kupplungen und Zylinderanschlüssen ohne Produktionsstillstand
- Vakuumlecks: Dieselbe Technik umgekehrt – Luft strömt in das Vakuumsystem ein und erzeugt das charakteristische Ultraschall-Signal
- Elektrische Teilentladungen: Hochspannungsanlagen (Transformatoren, Schaltanlagen, Kabelanschlüsse) erzeugen bei beginnender Isolationsschwäche Koronaentladungen, die als Ultraschall detektierbar sind
- Lager-Früherkennung: Für sehr langsam laufende Maschinen (Windturbinen, Mischer, < 20 RPM) ist Ultraschall empfindlicher als Schwingungsanalyse
Kontinuierliches Temperatur-Monitoring via PT100 und Thermoelemente
Für permanente Temperaturüberwachung werden kontaktbasierte Sensoren eingesetzt:
| Sensortyp | Messbereich | Genauigkeit | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| PT100 (RTD) | -200 bis +600 °C | ±0,3 K (Klasse B) | Motorwicklungen, Lager, Prozesstemperatur |
| Thermoelement Typ K | -200 bis +1260 °C | ±2,2 K | Öfen, Schweißanlagen, Hochtemperaturprozesse |
| NTC/PTC | -50 bis +150 °C | ±1 K | Eingebaut in Motorwicklungen als Überhitzungsschutz |
| IR-Array (MEMS) | 0 bis +400 °C | ±2 K | Berührungslose Flächen-Überwachung |
Kombinierter Ansatz: Die wirkungsvollste Diagnose kombiniert Schwingungsanalyse + Temperatur + Ultraschall in einem integrierten Sensor (z. B. ifm LR/LK-Serie, Balluff BIS, Bosch CISS). Ein Mehrgrößen-Sensor liefert eine zuverlässigere Diagnose als einzelne spezialisierte Sensoren, da Defekte sich in mehreren Signalen gleichzeitig manifestieren.