System zur 100-Prozent-Kontrolle des Ölauftrags bei Blechen – F-Scanner 1D

Vor der Umformung von Blechen ist die exakte Dosierung der Ölmenge entscheidend: Ist zu wenig Öl aufgetragen, könnte das Metall später reißen, bei einer Überkompensation hingegen könnten die nächsten Bearbeitungsschritte (z. B. Fügeprozesse) erheblich beeinträchtigt werden. Mit dem F-Scanner 1D stellt das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg ein Fluoreszenzsystem vor, das den Ölauftrag eines Blechs im Produktionstakt zu 100 Prozent überprüfen kann. Integriert in einem Beölungssystem kann ein Werkstück bei einer Mindermenge damit gezielt nachgeölt werden.

Bei einer Prüfung wird mit den bildgebenden Methoden der Fluoreszenz zunächst der Ist-Zustand der Ölverteilung bestimmt. Während gängige Inline-Systeme die Oberfläche nur punktuell vermessen, erfasst der F-Scanner 1D die Dicke und Homogenität von Ölfilmen flächendeckend und in Echtzeit. Dabei wird der Prüfling mit einem UV-Laser über die gesamte Breite abgescannt, sodass eine lückenlose Messung der Ölbelegung möglich ist. Die Öle wandeln aufgrund ihrer Eigenfluoreszenz einen Teil des Anregungslichts in Licht größerer Wellenlänge um. Bei Bereichen der Blechoberfläche ohne Ölauftrag geschieht dies hingegen nicht, sodass diese Bereiche als fehlerhafte Bereiche detektiert werden können. Die Fluoreszenz der Öle wird mittels einer spektralen Filterung ausgewertet, sodass kontrastreiche und eindeutige Messbilder zur Dicke und Homogenität der Ölschicht auf der gesamten Oberfläche entstehen. Die Ölauflage wird mit einer Genauigkeit von +-0,05 g/m² gemessen; die Nachweisgrenze der Ölauflage liegt im Bereich von 0,01 g/m². Eine automatisierte Bildverarbeitung auf Basis von Mustererkennung ermöglicht es, die Fluoreszenzbilder in Echtzeit auszuwerten und zu kategorisieren. Wird der definierte Grenzwert einer Ölbelegung über- oder unterschritten, kann das Bauteil aussortiert, die Stelle markiert oder die Beölungsmenge angepasst werden. Integriert in einer Raziol-Sprühanlage mit schneller Düsensteuerung kann somit die Ölmenge zu 100 Prozent geregelt werden.

Fluoreszenz-System
© Fraunhofer IPM
Das Fluoreszenzsystem bei der Prüfung.
Gravimetrische Bestimmung der Ölauflage
© Fraunhofer IPM
Gravimetrische Bestimmung der Ölauflage, Vergleich mit gemittelter Fluoreszenzintensität.

Weitere Anwendungsbereiche

In der Produktion ist der Einsatz von Fluoreszenzmesstechnik für die Untersuchung von Oberflächen von großer Bedeutung. Mithilfe dieser Technologie können Produktionsabläufe optimal geprüft, angepasst, dokumentiert und dauerhaft optimiert werden. Da neben Ölen insbesondere Fette, Kleber und Trennmittel eine starke Fluoreszenzaktivität aufweisen, kann der F-Scanner 1D auch zur Detektion von Verunreinigungen eingesetzt werden, z. B. vor einem Beschichtungsprozess oder vor einem Lackiervorgang. Auch Bauteile können vor der Montage auf Reinheit überprüft oder Medizinprodukte auf Reinheit und Sterilität untersucht werden.  

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Andreas Hofmann

Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
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