Schweißnahtprüfung: Nahtgeometrie, Fehlstellen und Nachweis an Metall, Kunststoff und Folie in der Linie

Ist die Naht durchgängig, sitzt sie an der richtigen Stelle, ist sie breit und hoch genug, und zeigen sich Poren, Spritzer oder Risse? Diese Fragen stellen Betriebe, die Rohre und Blechteile schweißen, ebenso wie Hersteller von Batteriemodulen, Steckverbindern, Kunststoffgehäusen oder Kaffeekapseln. Geprüft wird die Naht oft noch mit dem Auge oder als Stichprobe im Schliff. Eine Sichtprüfung über viele Nähte ist kaum wiederholbar und hinterlässt keinen Datensatz, der Schliff zerstört das Teil.

Diese Seite ordnet die Schweißnahtprüfung über acht Branchen. Sie klärt, was an einer Naht geprüft wird, welches Prinzip welches Merkmal sieht und wo das Schweißen vom Siegeln und Löten abgegrenzt wird. Je Branche verweist sie auf einen vertiefenden Leitfaden; die Beispiele dort stammen aus dokumentierten Anwendungen. In Lastenheften und Anfragen heißt dieselbe Aufgabe auch Schweißnahtinspektion oder Schweißnahtkontrolle.

Wichtige Punkte im Überblick

An einer gesetzten Naht werden Lage, Geometrie, Fehlstellen und Anwesenheit geprüft, und welche dieser Fragen gestellt wird, entscheidet über das Prinzip.
Ein 2D-Kamerabild bewertet das Erscheinungsbild der Naht als i.O. oder n.i.O., sind Breite, Höhe oder Volumen gefragt, misst ein Höhenprofil.
Der 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 erzeugt ein Höhenbild, das nicht durch Farbmuster beeinflusst wird, und hält die Profile auch bei Funken und Glühen stabil.
Einbrandtiefe und Gefüge zeigt erst der Querschliff im Labor, die Inline-Prüfung bewertet jede Naht an ihrer Oberfläche.
Löten ist Fügen ohne Schmelzen der Grundwerkstoffe und gehört zur Lötstellenprüfung, die Siegelnaht von Schale und Beutel zur Siegelnahtkontrolle.

Lage, Geometrie, Fehlstellen: was an einer Naht geprüft wird

An einer gesetzten Naht lassen sich vier Fragen stellen. Die Lage: Sitzt die Naht dort, wo sie sitzen soll, etwa zur Kante, zum Pol oder zur Perforation? Die Geometrie: Wie breit, wie hoch und wie lang ist sie, ist sie durchgängig, steht etwas über? Die Fehlstellen: Poren, Löcher, Spritzer, Risse, Kerben oder ausgetretene Schmelze. Und die Anwesenheit: Wurde überhaupt geschweißt? Welche Frage gestellt wird, entscheidet über das Prinzip, denn eine Pore ist ein Erscheinungsfehler, eine zu schmale Naht dagegen ein Maß.

Diese Seite behandelt die Prüfung nach dem Schweißen. Was davor und währenddessen geschieht, sind eigene Aufgaben: die Lage des Teils vor dem Schweißen, die Führung des Schweißroboters entlang von Kante und Nut und die reine Frage, ob eine Schweißstelle vorhanden ist. Sie stehen in den Beiträgen zur Lageerkennung vor dem Schweißen, zur Roboterführung und zur Anwesenheitsprüfung, etwa zur Frage, ob ein Teil wirklich bearbeitet wurde.

Bild, Höhenprofil, Schliff: welches Prinzip was sieht

Ein 2D-Kamerabild bewertet die Naht nach ihrem Erscheinungsbild: Unterbrechung, Spritzer, Partikel, Löcher, Verfärbung. Die Antwort heißt i.O. oder n.i.O., und dafür genügt oft ein Bild mit passender Beleuchtung, etwa von einer All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS. Diese Gut/Schlecht-Prüfung vertieft der Beitrag zu Kleberaupe, Lötstelle und Schweißnaht als Gut/Schlecht an der Fügestelle.

Sind Breite, Höhe oder Volumen gefragt, stößt die 2D-Kamera an ihre Grenze, weil ihr die Tiefeninformation fehlt. Dann misst ein Höhenprofil. Der 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 erzeugt ein Höhenbild, das nicht durch Farbmuster beeinflusst wird, und sein Dynamikbereich hält die Profile auch bei Glanzunterschieden, Funken und Glühen stabil. Der Sensor sitzt am Roboterarm oder stationär über Drehtisch und Band. Wie die 3D-Prüfung am Roboter aufgebaut wird, wie dunkle, spiegelnde und ölige Oberflächen erfasst werden und wann ein blauer Laser auf heißen, reflektierenden Flächen hilft, zeigen die Beiträge zur 3D-Inline-Inspektion von Kleberaupen und Schweißnähten am Roboter, zur 3D-Profilmessung in der Roboterzelle und zur Inline-Prüfung von Kontur, Zahn und Schweißnaht.

Was unter der Oberfläche liegt, sieht keines der beiden Prinzipien. Einbrandtiefe und Gefüge zeigt erst der Querschliff im Labor, für den das Teil aufgeschnitten wird. Anwendungsbeispiele von KEYENCE für Digitalmikroskope nennen die Messung der Einbrandtiefe am Querschliff; den Schliff vertieft der Beitrag zur mikroskopischen Prüfung von Fügestellen. Die Inline-Prüfung bewertet jede Naht an ihrer Oberfläche, der Schliff bleibt die Stichprobe.

Schweißen, Siegeln, Löten: drei Fügestellen, drei Aufgaben

Beim Schweißen werden die Werkstoffe der Fügepartner selbst verbunden, an Metall wie an Kunststoff, ob mit Lichtbogen, Laser, Widerstand, Ultraschall oder Heizelement. Beim Siegeln wird eine Siegelschicht auf Folie, Papier oder Deckel verbunden. Die Siegelnaht von Schale, Becher und Beutel behandeln die Beiträge zur Siegelnahtkontrolle in der Verpackung, etwa zu Partikeln in der Siegelnaht der Tiefziehverpackung. Löten ist Fügen ohne Schmelzen der Grundwerkstoffe; die Lötstelle gehört zur Lötstellenprüfung in der Elektronik.

Zwei Grenzfälle führt dieser Hub dennoch: Nähte an Packmitteln, die mit Sonotrode oder Wärme verschweißt werden, und die Siegelnaht der Sterilbarriere am Medizinprodukt, weil sie dort zusammen mit Schweißnähten am selben Produkt geprüft wird.

Metallverarbeitung: Fehlerklassen an Rohr, Blech und Schweißpunkt

An Rohren, Behältern, Blechkäfigen und Platinen ist die Naht oft lang und das Teilespektrum breit. Hier hilft es, vom Fehler auszugehen statt vom Gerät: Poren, Einfall und Spritzer zeigen sich im Bild, Riss, Kerbe und zu dünne Naht als Höhe im Profil, die Einbrandtiefe nur im Schliff. Am Schweißpunkt zeigt ein Profil Überstand und Lage, über die Güte der Verbindung sagt es nichts.

Der Leitfaden „Schweißnahtprüfung an Metallteilen: welche Fehlerklasse Bild, Höhenprofil oder Schliff zeigt" ordnet diese Fehlerklassen und beschreibt Aufbauten ohne Roboter mit Drehtisch, Durchlauf und Zeilenkamera. Ein weiterer Beitrag behandelt nachbearbeitete Nähte nach Schleifen und Abdrehen.

Maschinenbau und OEM: die Prüfung als Modul der Schweißanlage

Wer eine Schweißanlage baut, liefert die Nahtprüfung oft mit, und der Endkunde nimmt die Anlage an der Naht ab. Die Fragen folgen dem Projekt: Sitzt die Prüfung in der Schweißstation, direkt dahinter oder in einer eigenen Station? Welche Nahtmerkmale gehören ins Lastenheft? Was übergibt die Prüfung an Steuerung und Nacharbeit? In der Station kommen Temperatur, Spritzer und wenig Platz am Roboter hinzu.

Der Leitfaden „Schweißnahtprüfung als Modul der Schweißanlage: was Anlagenbauer in Station, Lastenheft und Steuerung einplanen" geht diese Schritte bis zum Nachrüsten von Bestandsanlagen durch. Ein weiterer Beitrag ordnet Rundnaht, Längsnaht, Rundtakt und Naht im Rohr der passenden Prüfung zu.

Verpackung und Druck: Nähte an Tube, Kapsel und Getränkekarton

An Tube, Kapsel, Getränkekarton, Sack und Beutel aus dem Converting entsteht die Naht mit der Ultraschall-Sonotrode oder mit Wärme. Gefragt wird, ob sie durchgängig ist, ob Schmelze ausgetreten ist, ob Schmutz in der Naht steckt und ob sie zur Kartonkante, zur Perforation oder zu einer inneren Folie richtig sitzt. Ein Kamerabild meldet auffällige Nähte; die Dichtheit selbst ist eine eigene Prüfung.

Der Leitfaden „Schweißnähte an Packmitteln prüfen: Tube, Kapsel, Getränkekarton, Sack und Beutel aus dem Converting" zeigt auch, wann Durchlicht, Formbild oder Zeilenkamera eine Packmittelnaht sichtbar machen. Die Siegelnaht von Schale und Beutel bleibt bei der Siegelnahtkontrolle.

Automotive: die Naht als Messgröße an Fahrwerk und Struktur

Ein Querträger, eine Lenkungskonsole oder ein Hinterachsträger trägt viele Nähte, oft auf mehreren Seiten. Statt Sichtprüfung und Makroschliff soll die Naht hier vermessen werden: Breite, Höhe, Länge und Poren aus dem Höhenprofil, mit mehreren Messköpfen, durch Drehen des Teils oder indem das Teil vor den Sensor gehalten wird. Die Messdaten sollen zum Nachweis werden, der Schliff bleibt Stichprobe im Labor. Geprüft wird in der Fertigungslinie, nie ist das Gerät Teil des Fahrzeugs.

Der Leitfaden „Schweißnähte an Fahrwerk und Struktur vermessen: Breite, Höhe, Länge und Poren statt Sichtprüfung und Makroschliff" erklärt auch, was gestrahlte, beschichtete und blanke Oberflächen an der Messung ändern. Weitere Beiträge behandeln Dachnaht, lange Nähte und Schweißpunkte an der Karosserie sowie Laserschweißnähte an Aggregatteilen.

Medizin und Pharma: Sterilbarriere, Kanüle und Kunststoffteil

Am Medizinprodukt treffen drei Nähte zusammen: die Siegelnaht der Sterilbarriere an Tyvek-Deckel, Peelbeutel und Kopfbeutel, die Laserschweißnaht an kleinen Metallteilen und die Ultraschallnaht am Kunststoffteil. Prüfkriterium ist die Siegelspezifikation des Herstellers. Läuft die Bahn mit mitfahrendem Siegelwerkzeug, kommt eine Zeilenkamera mit Encoder in Betracht. Die Prüfung gehört in die Fertigung, nicht in das Medizinprodukt.

Der Leitfaden „Siegel- und Schweißnähte am Medizinprodukt prüfen: Sterilbarriere, Peelbeutel und flexible Behälter in der Fertigung kontrollieren" reicht bis zu flexiblen Medizinbeuteln. Weitere Beiträge behandeln Mikroschweißungen an Kanüle, Hülse und Endoskopschaft sowie die Ultraschallnaht an Filter, Port, Pumpenkassette und Maske.

Kunststoff und Gummi: was das Schweißverfahren am Formteil hinterlässt

Beim Ultraschall-, Heizelement-, Vibrations- oder Laserschweißen von Formteilen entsteht die Verbindung in der Fügezone. Sichtbar bleibt, was das Verfahren hinterlässt: verformte Stifte und Nasen, ein Wulst aus herausgedrückter Schmelze, eine dunkel gewordene Naht, im ungünstigen Fall ein Riss oder Abrieb.

Der Leitfaden „Kunststoffschweißnähte prüfen: Ultraschall-, Heizelement- und Laserschweißnaht am Formteil nach dem Schweißen" behandelt Risse und Partikel, aufgeschweißte Membranen und Vliese und die Prüfung in der Schweißstation. Weitere Beiträge messen Schweißwulst und Nahthöhe im 3D-Profil und klären im Takt, ob überhaupt verschweißt wurde.

Batterie und E-Mobilität: Zelle, Modul und Pack nach dem Schweißen

Eine Batterie hält zusammen, was geschweißt ist: Tab und Ableiter, Deckel und Becher, Kontaktplatte und Busbar, Wanne und Gehäuse. Weil die Batterie sicherheitsrelevant ist, soll in vielen Linien jede dieser Verbindungen geprüft werden, nicht nur eine Stichprobe. Auf glänzendem Kupfer und Aluminium unterscheiden sich Naht und Umgebung im Bild oft kaum, deshalb werden dort Höhendaten genutzt.

Der Leitfaden „Schweißnahtprüfung in der Batteriefertigung: Zelle, Zellkontaktierung und Gehäuse nach dem Schweißen prüfen" folgt der Batterie von innen nach außen und schließt Bipolarplatte und Stack ein. Weitere Beiträge vertiefen das Zellkontaktiersystem und die Zelle. Lage und Fokus vor dem Schweißen sind eigene Aufgaben.

Elektronik und Halbleiter: Mikroschweißungen statt Lötstellen

In elektronischen Produkten wird mehr geschweißt, als man sieht: ein Kontakt per Widerstandsschweißen auf den Träger, eine Litze per Ultraschall auf ein Terminal, ein Clip auf den Leadframe, Bleche und Anschlüsse am Wechselrichter per Laser. Die Schweißpunkte sind oft kaum größer als ein Millimeter, die Oberflächen blankes Kupfer oder Silber.

Der Leitfaden „Mikroschweißungen in der Elektronikfertigung prüfen: Schweißpunkt und Laserschweißnaht an Kontakt, Leadframe und Leistungsmodul" reicht vom Halbleiter-Backend bis zur Meldung von IO, NIO und Grund an die Linie. Ein weiterer Beitrag vertieft Steckverbinder und Kontakte mit Kontaktlage, Pinhöhe und Litze.

Häufige Fragen

F 2D-Kamera oder 3D-Profil: was braucht eine Schweißnahtprüfung?

Das hängt von der Frage ab. Sucht die Prüfung Unterbrechungen, Spritzer, Löcher oder Verfärbung und lautet die Antwort i.O. oder n.i.O., genügt oft ein Kamerabild. Sind Breite, Höhe, Volumen oder Überstand gefragt oder hat der Fehler eine Höhe, etwa eine Kerbe oder eine zu dünne Naht, misst ein Höhenprofil.

F Zeigt eine Inline-Prüfung die Einbrandtiefe einer Schweißnaht?

Nein. Bild und Höhenprofil sehen die Oberfläche der Naht. Einbrandtiefe und Gefüge zeigt der Querschliff im Labor, für den das Teil aufgeschnitten wird. Die Inline-Prüfung bewertet jede Naht an ihrer Oberfläche, der Schliff bleibt die Stichprobe.

F Stören Spritzer, Funken und Fremdlicht am Schweißplatz die Prüfung?

Sie bestimmen mit, wo die Prüfung sitzt. In der Station erfasst der Messkopf die Naht sofort, muss aber mit Temperatur, Spritzern und wenig Platz zurechtkommen; eine eigene Station entkoppelt die Prüfung vom Schweißtakt. Für den 2D/3D Laser-Profilsensor der Modellreihe LJ-X8000 hält der Dynamikbereich die Profile auch bei Funken und Glühen stabil.

F Wohin geht das Ergebnis der Schweißnahtprüfung?

An die Steuerung der Anlage, die das Teil weiterlaufen lässt oder zur Nacharbeit leitet, und als Datensatz je Teil in die Qualitätsdokumentation. Hilfreich ist, wenn die Station nicht nur IO oder NIO meldet, sondern auch den Grund, also welches Merkmal an welcher Stelle der Naht abweicht.

F Gehört die Siegelnaht einer Verpackung zur Schweißnahtprüfung?

Meist nicht. Die Siegelnaht von Schale, Becher und Beutel ist eine eigene Aufgabe der Verpackungskontrolle. Dieser Hub führt zwei Grenzfälle: Packmittelnähte an Tube, Kapsel, Sack und Beutel, die mit Sonotrode oder Wärme verschweißt werden, und die Siegelnaht der Sterilbarriere am Medizinprodukt.