Kleinste Leckagen präzise erkennen:
schnell, objektiv und vollautomatisiert.
MACEAS entwickelt kundenspezifische Helium-Dichtheitsprüfanlagen für Bauteile mit besonders hohen Anforderungen an Dichtheit, Prozesssicherheit und Produktionsleistung. Prüfverfahren, Abdichtung, Teilehandling und Auswertung werden exakt auf Bauteil, Grenzleckrate und Taktzeit abgestimmt.
Höchste Messgenauigkeit
Kurze Taktzeiten
Verlässliche Prozesse
Das Ergebnis: eine kundenspezifische Prüfanlage, die Präzision und Produktivität konsequent verbindet.
… und Prüfaufgabe bewerten lassen
Vorteile in der Serienproduktion
Kleinste Leckagen
sicher erkennen
Helium ermöglicht den zuverlässigen Nachweis sehr geringer Leckraten und schafft damit Sicherheit bei besonders anspruchsvollen oder sensiblen Bauteilen.
Objektive Prüfergebnisse erhalten
Die Prüfung liefert objektive Messwerte und ermöglicht anhand klar definierter Kriterien eindeutige Gut-/Schlecht-Entscheidungen.
Kurze Taktzeiten realisieren
Optimierte Prüfabläufe, angepasste Pumpentechnik und Mehrkammerkonzepte ermöglichen die Integration auch in schnelle Serienprozesse.
Prüfprozesse vollständig automatisieren
Von der Bauteilzuführung über die Prüfung bis zur Auswertung, Sortierung und dem NIO-Handling kann der gesamte Prozess automatisiert werden.
Ohne Wasser und
Trocknung prüfen
Da kein Wasser als Prüfmedium erforderlich ist, entfällt die anschließende Trocknung der Bauteile.
Typische Bauteile und Anwendungen
Bipolarplatten und Elektrolyseurkomponenten
äußere Leckagen und Cross-Leakagen zwischen Medienkanälen
Batteriezellen und Komponenten sowie Batteriekühlelemente (Kühlplatten)
sehr kleine Leckagen vor Montage oder Befüllung erkennen
Kraftstoff-, Kühl- und Drucksysteme
sicherheitskritische Dichtheit reproduzierbar in der Serie prüfen
MACEAS Prüfverfahren im Vergleich
| Kriterium | Helium-Dichtheitsprüfung | Ultraschall-Dichtheitsprüfung im Wasserbad | Elektrolyt-Dichtheitsprüfung | Druckabfallprüfung |
|---|---|---|---|---|
| Besonders geeignet für | Sehr kleine Grenzleckraten und quantitative Serienprüfung | Erkennung und direkte Lokalisierung von Leckstellen | Befüllte und verschlossene Batteriezellen | Mittlere bis größere Grenzleckraten und Serienprüfungen |
| Prüfzeitpunkt | Komponenten- und Baugruppenfertigung | Bei druckbeaufschlagbaren, für das Wasserbad geeigneten Bauteilen | Nach der Befüllung und dem Versiegeln der Zelle | Komponenten- und Baugruppenfertigung |
| Leckstelle lokalisierbar | Ja, mittels Helium-Schnüffelprüfung | Ja | In der Regel nicht unmittelbar | Nein |
| Wasserbad oder Trocknung erforderlich | Nein | Ja | Nein | Nein |
| Besondere Stärke | Höchste Empfindlichkeit und objektiver Leckratenwert | Anschauliche Leckageortung | Prüfung mit dem tatsächlich austretenden Elektrolyt | Wirtschaftlich und gut automatisierbar |
Wenn die Druckabfallprüfung/Druckdifferenzprüfung an ihre Grenzen stößt
Viele Hersteller prüfen ihre Bauteile bereits mit Druckabfall oder Differenzdruck. Das Verfahren ist wirtschaftlich, automatisierbar und für zahlreiche Serienanwendungen vollkommen ausreichend.
Bei sehr kleinen zulässigen Leckraten ist die zu messende Druckänderung jedoch so gering, dass diese von Temperatur, Bauteilvolumen oder Verformungen entscheidend beeinflusst wird. Spätestens dann wird der Wechsel zur Helium-Dichtheitsprüfung notwendig.
Helium ermöglicht eine wesentlich höhere Nachweisempfindlichkeit und liefert auch bei anspruchsvollen Grenzleckraten stabile, reproduzierbare Messergebnisse.
Je kleiner die zulässige Leckrate, desto entscheidender wird das Helium-Prüfverfahren.
Anwendungsbeispiele aus unserer Praxis
Helium-Dichtheitsprüfung für Bipolarplatten
Bei Bipolarplatten müssen Wasserstoff-, Luft- und Kühlkanäle dauerhaft voneinander getrennt bleiben. Bereits kleinste äußere Leckagen oder interne Übertritte können Wirkungsgrad, Sicherheit und Lebensdauer der Brennstoffzelle beeinträchtigen.
MACEAS prüft sowohl Monopolar- und Einzelplatten als auch fertig gefügte Bipolarplatten – automatisiert, reproduzierbar und mit kurzen Taktzeiten.
Praxisbeispiel
Bipolarplatten
Welche Leckagen werden geprüft?
Die Prüfaufgabe beschränkt sich nicht auf eine einfache Dichtheitskontrolle nach außen. Entscheidend ist auch, dass die einzelnen Medienkreisläufe innerhalb der Bipolarplatte sicher voneinander getrennt bleiben.
Geprüft werden insbesondere:
- der Kühlkanal gegen H₂, O₂ und außen,
- O₂ gegen H₂, und außen,
- H₂ gegen außen,
Damit können sowohl äußere Leckagen als auch interne Übertritte zwischen den Medienkreisläufen erkannt werden. Die Prüfung ist für Monopolar- und Einzelplatten als auch fertig gefügte Bipolarplatten.
Wie läuft die Prüfung ab?
Die Prüfteile werden über definierte Zentrierpunkte in der Prüfkammer positioniert. Anschließend wird die Kammer geschlossen und die Helium-Dichtheitsprüfung durchgeführt. Nach Abschluss der drei Messungen öffnet sich die Kammer wieder und die geprüften Teile können entnommen beziehungsweise automatisiert weitertransportiert werden.
Pro Prüfmodul können bis zu zwei Bauteile gleichzeitig geprüft werden. Jede Prüfkammer kann mit einem eigenen Pumpenstand und Massenspektrometer ausgestattet werden.
Das zeigt gut, dass es sich nicht nur um ein Messgerät handelt, sondern um ein komplettes Anlagen- und Prüfkonzept mit:
- bauteilspezifischer Aufnahme,
- präziser Positionierung und Fixierung,
- Prüfkammer inkl. bauteilspezifischer Abdichtung,
- Vakuumtechnik,
- Helium-Massenspektrometer,
- Steuerung und Auswertung.
Wie lässt sich die Anlage skalieren?
Das Anlagenkonzept ist modular aufgebaut. Für Prototypen und kleinere Stückzahlen kann zunächst ein manuell zu bestückendes Hauptmodul eingesetzt werden. Mit steigenden Produktionsmengen lässt sich das System um weitere Prüfmodule sowie automatisierte Zuführungs- und Handlingkomponenten erweitern.
Folgende Leistungsstufen können erreicht werden, sind allerdings stark abhängig von Anforderungen und Auslegung; grobe Orientierung:
- ab etwa 150 Bauteilen pro Stunde in der kleinsten Ausbaustufe,
- bis zu 400 Bauteile pro Stunde bei manueller Beladung,
- bis zu etwa 700 Bauteile pro Stunde bei vollautomatisiertem Teilehandling.
Durch parallel arbeitende Prüfmodule lässt sich die Anlage von der Prototypenprüfung bis zur automatisierten Großserienfertigung skalieren.
Welche Automatisierungsoptionen sind möglich?
Die Heliumprüfung kann schrittweise oder vollständig in einen automatisierten Produktionsprozess integriert werden. Als Erweiterungen nennt MACEAS unter anderem:
- Fördertechnik für die Zu- und Abführung,
- Automatisiertes Handling zum Einlegen und Entnehmen der Bauteile,,
- Vision-Systeme zur Lageerkennung,
- automatische NIO-Ablage,
- Nacharbeitsstationen,
- Laserkennzeichnung,
Dadurch können Prüfung, Bauteilhandling, Kennzeichnung und Gut-/Schlecht-Sortierung in einem durchgängigen Prozess verbunden werden.
Rüsten und Instandhaltung
Drei Medienkreisläufe sicher voneinander trennen
Von der Einzelplatte bis zur Großserie
Prüfbar sind sowohl Einzelplatten und Monopolarplates als auch gefügte Bipolarplatten. Das modulare Anlagenkonzept lässt sich von einer manuell bestückten Prototypenlösung bis zur vollautomatisierten Serienanlage ausbauen.
Kurze Taktzeiten durch Parallelisierung und Automation
Je Prüfmodul können zwei Bauteile gleichzeitig geprüft werden. Zusätzliche Module, automatisiertes Bauteilhandling, Fördertechnik und automatische NIO-Sortierung ermöglichen hohe Durchsätze und eine vollständige Integration in die Fertigung.
Helium-Prüfverfahren
im Vakuum oder Atmosphäre?
Vakuumprüfung
Für besonders geringe Grenzleckraten und höchste Nachweisempfindlichkeit.
Die Vakuumprüfung eignet sich für besonders kleine zulässige Leckraten und höchste Anforderungen an die Nachweisempfindlichkeit.
Typische Vorteile:
- sehr hohe Messgenauigkeit,
- kurze Prüfzeiten bei entsprechender Anlagenauslegung,
- objektive integrale Prüfung des gesamten Bauteils,
- ideal für sicherheits- und funktionskritische Anwendungen.
Typischer Arbeitsbereich der Prüfanlage:
10⁻³ bis 10⁻⁷ mbar · l/s
Atmosphärische Prüfung und Helium-Schnüffelprüfung
Für mittlere Leckraten, vereinfachte Anlagenkonzepte und wirtschaftliche Serienprozesse.
Bei der atmosphärischen Prüfung ist keine evakuierte Prüfkammer erforderlich. Das mit Helium beaufschlagte Bauteil wird unter Umgebungsdruck geprüft. Eine Schnüffelsonde erfasst austretendes Helium und ermöglicht neben dem Nachweis einer Undichtigkeit auch deren gezielte Lokalisierung. Die Sonde kann dabei manuell oder automatisiert entlang der relevanten Prüfbereiche geführt werden.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen keine extrem niedrigen Grenzleckraten nachgewiesen werden müssen.
Typische Vorteile:
- vereinfachter Anlagenaufbau ohne Vakuumkammer,
- Prüfung bei Atmosphärendruck,
- Erkennung und Lokalisierung von Leckagen,
- manuell oder automatisiert durchführbar,
- gut in wirtschaftliche Serienprozesse integrierbar,
- geeignet für definierte mittlere Leckratenbereiche.
Typischer Arbeitsbereich der Prüfanlage:
10⁻² bis 10⁻⁴ mbar · l/s
Welches Verfahren geeignet ist, hängt von Grenzleckrate, Prüfdruck, Geometrie und Taktzeit ab.
Von der Aufgabenstellung
zur fertigen Prüfanlage
MACEAS betrachtet nicht nur die Messung, sondern den vollständigen Serienprozess: vom Prüfwerkzeug über das Teilehandling bis zur Auswertung und Integration.
Welche Dichtheitsprüfung
passt zu Ihrer Anwendung?
Nicht jede Dichtheitsaufgabe benötigt Helium. Entscheidend sind Bauteil, Grenzleckrate, Prüfzeitpunkt, Taktzeit und Automatisierungsgrad.
MACEAS bewertet Ihre Anforderungen technologieoffen und entwickelt daraus das technisch und wirtschaftlich geeignete Prüfkonzept.
… und Ihre Anforderungen mit uns besprechen
Häufige Fragen
Einsatz und Eignung
Wie funktioniert eine Helium-Dichtheitsprüfung?
Das zu prüfende Bauteil wird mit Helium beaufschlagt oder von Helium umgeben. Befindet sich eine Undichtigkeit im Bauteil, tritt das Gas durch selbst kleinste Leckstellen aus beziehungsweise in das Bauteil ein.
Ein hochempfindliches Massenspektrometer erkennt das austretende bzw. eintretende Helium und bestimmt die Leckrate. So lässt sich objektiv und integral feststellen, ob das Bauteil die vorgegebenen Dichtheitsanforderungen erfüllt.
Da Helium sehr kleine Atome besitzt, als Edelgas ungfitg ist und sich zuverlässig nachweisen lässt, eignet es sich besonders für die Prüfung kleinster Leckagen.
Wann ist eine Helium-Dichtheitsprüfung sinnvoll?
Was ist der Unterschied zwischen Helium- und Ultraschall-Dichtheitsprüfung?
Welche Bauteile können mit Helium geprüft werden?
Ist die Helium-Dichtheitsprüfung zerstörungsfrei?
Messung und Prüfprozess
Wie empfindlich ist eine Helium-Dichtheitsprüfung?
Vakuum oder Atmosphäre – welches Verfahren ist geeigneter?
Die Vakuumprüfung eignet sich für besonders kleine Grenzleckraten und höchste Anforderungen an die Nachweisempfindlichkeit. Die Prüfung unter Atmosphäre ist bei größeren zulässigen Leckraten häufig die wirtschaftlichere Lösung und ermöglicht vereinfachte Anlagenkonzepte. Dazu gehört auch die Helium-Schnüffelprüfung, bei der austretendes Helium mit einer manuell oder automatisiert geführten Schnüffelsonde erfasst und die Leckstelle gezielt lokalisiert wird. Entscheidend für die Verfahrenswahl sind vor allem das Bauteil, die geforderte Grenzleckrate, die Taktzeit und das Prüfziel.
Können Leckagen lokalisiert werden?
Kann die Prüfung automatisiert werden?
Können verschiedene Bauteilvarianten geprüft werden?
Ja. Durch wechselbare Prüfwerkzeuge, anpassbare Aufnahmen und hinterlegte Prüfprogramme kann eine Anlage für mehrere Bauteilvarianten ausgelegt werden.
Wie lässt sich die Taktzeit reduzieren?
Anlage und Wirtschaftlichkeit
Was kostet eine Helium-Dichtheitsprüfanlage?
Kann Helium nach der Prüfung zurückgewonnen werden?
Ja. Je nach Anlagenkonzept kann Helium gesammelt, aufbereitet und erneut eingesetzt werden. Besonders bei hohen Stückzahlen und/oder großen Volumen lassen sich dadurch Gasverbrauch und laufende Betriebskosten reduzieren.
Geschäftsführer
Ihre Prüfaufgabe bewerten lassen
Ob erste Machbarkeitsprüfung, Kleinserie oder automatisierte Prüfanlage: Wir entwickeln den passenden Einstieg für Ihre Prüfaufgabe.
Nutzen Sie unseren Prüfservice ohne Investition in eine eigene Anlage oder lassen Sie sich zu einer maßgeschneiderten Lösung für Ihre Serienproduktion beraten.