Systeme zur berührungslosen Schichtdickenmessung – bildgebend und handlich

Die Winterthur Instruments AG aus Winterthur (Schweiz) stellt zwei Messsysteme zur berührungslosen Schichtdickenmessung vor. Während das System »coatmaster flex« ein Handmessgerät ist und für den flexiblen Einsatz konzipiert wurde, ist das System »coatmaster 3D« eine stationäre Anlage zur Integration in den Produktionsprozess. Beide Technologien messen die Schichtdicke von nassen, klebrigen, pulverförmigen und festen Beschichtungen berührungslos und zerstörungsfrei unmittelbar nach dem Auftragen. Beide Geräte arbeiten nach dem Prinzip der thermischen Schichtprüfung.

Jedes industriell hergestellte Produkt trägt eine funktionelle oder dekorative Beschichtung, die entweder nass oder trocken appliziert werden kann. Die Menge der aufgetragenen Beschichtung kann häufig erst einige Zeit nach dem Schichtauftrag bestimmt werden. Die Messung erfolgt je nach Substratmaterial entweder kontaktierend oder zerstörend. Tendenziell wird daher zu viel Beschichtungsmaterial appliziert, was einen zu hohen Materialverbrauch zur Folge hat. Auch Ausschuss wird mit der konventionellen verspäteten Prozesskontrolle erst lange nach dem Beschichtungsauftrag erkannt.

Eine Schichtdickenmessung frühzeitig im Prozess direkt nach der Applikation des Beschichtungsmaterials muss berührungslos erfolgen. Für flache und einfache Geometrien hat sich die berührungslose Schichtdickenmessung als Schlüsseltechnologie für automatisierte Beschichtungsanlagen bereits bewährt. Mit den beiden vorgestellten Systemen ist nun eine zuverlässige Schichtdickenmessung auch bei komplexen Bauteilgeometrien oder vielseitigem Teilespektrum möglich.

Handmessgerät für die berührungslose Schichtdickenmessung
© Winterthur Instruments AG

Handmessgerät für die berührungslose Schichtdickenmessung

Das System coatmaster flex ist ein Handgerät und arbeitet mit einem Arbeitsabstand von 10 cm, einer Abstandstoleranz von +/-5 cm und einer Verkippungstoleranz von +/- 70°. Der Messprozess dauert weniger als eine Zehntel Sekunde, so dass ein Verwackeln des Messpunkts während der Messung ausgeschlossen werden kann, auch bei bewegten Objekten. Schichten ab einer Dicke von 10 bis 1000 µm werden mit einer Standardabweichung von weniger als 1 % gemessen. Das Messgerät funktioniert sowohl für nasse, pulverförmige als auch feste Schichten auf metallischen und nicht-metallischen Werkstoffen. Typische Beschichtungsmaterialien und Grundwerkstoffe sind in der Materialdatenbank hinterlegt, sodass der Kalibrieraufwand entfällt. Auch bei häufig wechselnden Bauteilen oder Farbwechseln kann auf Prozessabweichungen schnell und zuverlässig reagiert werden.

Dem gegenüber wird das System coatmaster 3D statisch montiert und über eine Lichtschranke mit der Anlage synchronisiert. Die ermittelten Schichtdicken werden über Ethernet zur weiteren Datenverarbeitung zur Verfügung gestellt.

Die Technologie ermittelt innerhalb weniger hundert Millisekunden eine Anzahl von rund 100.000 Schichtdickenwerten. Bei einem Arbeitsabstand von bis zu 50 cm liegt die Standardabweichung bei weniger als 1 Prozent des angezeigten Messwerts. Die Abstandstoleranz beträgt +/-10 cm und die Verkippungstoleranz +/- 70°. Das Messgerät funktioniert sowohl für Schichten vor dem Einbrennen bzw. Trocknen als auch nach dem Einbrennen. Auch bei diesem Gerät ist eine präzise Messung an bewegten Objekten möglich.

System zur bildgebenden Schichtdickenmessung
© Winterthur Instruments AG

System zur bildgebenden Schichtdickenmessung