Industrielle Automation 5/2015

Temperatur im Blick
Wärmebildkamera liefert wichtige Daten zur Optimierung einer Auto Exterieur Produktion
Die kompakten Infrarotkameras ermöglichen
zuverlässige Temperaturüberwachungen an Flächen
Eine der kleinsten
messenden VGA-Infrarotkameras
weltweit
Andreas Theilacker
Kunststoffteile für den Einsatz in
Automobilen müssen hohen
Qualitätsstandards genügen. Ein
Bauteilentwickler setzt daher
während des Thermoformprozesses
Wärmebildkameras ein und
optimiert so die Serienproduktion
von hochwertigen Automotive
Exterieur Teilen.
Die Firmengruppe HBW-Gubesch ist ein
mittelständischer Full-Service-Provider
und Bauteilentwickler auf der Basis innovativer
Spritzguss- und Thermoformtechnologien.
Durch einen eigenen Werkzeugund
Formenbau, Spritzguss inklusive Montage
sowie eigene Entwickler und Konstrukteure
deckt das Unternehmen die komplette
Prozesskette, von der ersten Idee bis zur
Serie, aus einer Hand, ab. Entwickelt und
produziert werden Kunststoffteile und Baugruppen,
unter anderem für die Automobilindustrie
und die Unterhaltungselektronik,
technische Teile für Konsumgüter, Kunststoffe
für die Medizintechnik, Lichtleiter
sowie Lösungen für die Verpackungsindustrie.
So umfangreich das Portfolio der
Firmen gruppe ist, so stellt die Fertigung von
Produkten für die Automobilindustrie mit
die größten Anforderungen.
Thermoformen von
Fahrzeug-Exterieur
ziehprozess benötigten Faserverbundplatten
haben eine Dicke von 3,3 bis 3,7 mm
und sind mit Glasfaser verstärkt. Bevor die
Kunststoffplatten zu perfekten Verkleidungsteilen
geformt werden können, müssen sie
erwärmt werden. Dies geschieht durch
Ober- und Unterheizungen in einem Strahlerfeld
der Thermoformmaschine.
Nach dem Erwärmen werden die Faserverbundplatten
in der Maschine in der
Form des Verkleidungsteils verpresst und
anschließend abgekühlt. Die Handhabungszeit
zwischen Erwärmung und Umformung
ist dabei minimiert. Durch den Umformvorgang
findet zeitgleich noch ein Anformen
von funktionellen Gruppen (z. B. Lufteinlassdüsen)
statt. Das Verkleidungsteil
wird in einem weiteren Schritt von einem
Laser beschnitten und in Form gebracht,
bevor es für die Montage an den Endkunden
weitergegeben wird.
Wärmebildkamera versus
Pyrometer
In der Vorserienproduktion war für HBW-
Gubesch das Hauptziel die Prozessoptimierung,
welche z.B. in der Sicherstellung einer
stabilen Serienproduktion, einer verbesserten
Zykluszeit sowie einer minimalen Fehlproduktion
lag.
Während der Vorserienproduktion kam
es zu gelegentlichen Verbrennungen an den
Verkleidungsteilen. Grund waren zu hohe
Temperatureinstellungen bzw. ein zu niedriges
Temperaturprofil, das zu Faltenbildungen
führte. Eine konstante Temperaturüberwachung
zum Einstellen und Nachregeln
der Strahler stellte hier die größte
Herausforderung für den Prozess dar. „Der
anfängliche Einsatz eines Pyrometers auf
jeder Seite erwies sich als ineffizient, da die
Temperaturen über den ganzen Materialzuschnitt
zu sehr schwankten. Die Überlegung,
mehrere Pyrometer in einer Linie
Ein renommierter Automobilhersteller beauftragt
HBW-Gubesch seit Jahren mit der
Produktion von Leichtbauabdeckungen
(Automotive Exterieur). Die für den Tiefeinzusetzen,
wurde ebenfalls in Betracht
gezogen. Aber auch hier war es schwierig,
eine genaue Durchschnittstemperatur zu
ermitteln“, so die HBW-Gubesch-Entwickler.
Die perfekte Lösung lieferte schließlich
die optris PI Wärmebildkamera. Durch ihre
flächendeckende Temperaturmessung über
einen Großteil der Faserverbundplatte
können sowohl einzelne Werte, wie Cold
Spots und Hot Spots, als auch Durchschnittswerte
und Temperaturprofile über
die Fläche angezeigt werden.
Flächendeckende
Temperaturmessung
Der Einbau von jeweils einer Optris PI
Wärmebildkamera mit einer 64° Weitwinkeloptik
erfolgt in der Ober- und Unterheizung
des Starterfeldes. Um eine Fläche von
400 × 300 mm der Faserverbundplatten abzudecken,
wurden die Kameras mit einem
Abstand von 300 bzw. 350 mm montiert.
Durch die Nähe zur Heizanlage kommt es
an der Vorderseite der Kamera zu Umgebungstemperaturen
von bis zu 350 °C. Um
dieser hohen Temperatur standzuhalten,
wurde die Wärmebildkameras in einem
Kühlgehäuse mit Wasserkühlung – dem
CoolingJacket – untergebracht. Zudem erfolgte
die Montage eines entkoppelten
Bleches vor jedem Gehäuse (Reflektion von
Wärmestrahlung). Somit konnte eine konstante
Umgebungstemperatur der Wärmebildkameras
von 35 - 40 °C gewährleistet
werden. Um sicherzustellen, dass die maximale
Umgebungstemperatur der Optris PI
von 50 °C nicht überschritten wird, erfolgt
die Kontrolle der Innentemperatur der
Kameras in der Software optris PI Connect.
Dipl.-Ing. Andreas Theilacker ist Applikationsingenieur
Bereich Bayern/Österreich bei dem
Unternehmen Optris GmbH in Berlin
64 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2015