Industrielle Automation 5/2018

Feinste Tröpfchen
geben Aufschluss
Benetzungsfähigkeit von
Materialoberflächen inline prüfen
Ein neues System zur Prüfung
der Benetzungsfähigkeit von
Materialoberflächen eignet sich
dazu, die Klebebereitschaft oder
Lackierfähigkeit von Oberflächen
zu prüfen. Die Messung erfolgt
vollautomatisiert und kann
nahtlos in den Produktionsprozess
implementiert werden.
Für die Überprüfung zur Bestimmung der
Benetzungseigenschaften von Oberflächen
existieren bereits verschiedene Verfahren wie
zum Beispiel Prüftinten, der Water-Break-
Test oder Kontaktwinkelmessungen. Im Vergleich
zu diesen herkömmlichen Verfahren
zeichnet sich bonNDTinspect jedoch durch
eine Reihe von Vorteilen aus. So erlaubt das
System zum ersten Mal schnelle, großflächige
und automatisierte Messungen an unterschiedlichen
Oberflächen wie Kunststoff,
Metall oder Faserverbundwerkstoffen. Das
System von Automation W+R ist darüber
hinaus objektiv und arbeitet vollautomatisiert
mit einer Bildverarbeitungssoftware. Zudem
ermöglicht es eine sofortige Verarbeitung des
geprüften Bauteils direkt im Anschluss an
die Prüfung und kann nahtlos in Produktionsprozesse
implementiert werden.
Das Verfahren basiert auf einem Patent des
Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik
und Angewandte Materialforschung (IFAM)
zur Auswertung der Benetzbarkeit von Oberflächen.
Automation W+R hat die exklusive
Lizenz zur Nutzung dieses Patents. Die
Funktionsweise von bonNDTinspect erklärt
Célian Cherrier, Applikationsingenieur bei
Automation W+R, so: „Ein Ultraschallzerstäuber
erzeugt ein definiertes Wasseraerosol
aus Reinstwasser, das mit einer Breite
von ca. 10 cm auf die Probenoberfläche aufgesprüht
wird. Die Probe wird dabei z. B.
über einen Linearantrieb mit üblicherweise
rund 100 mm/s unter dem Zerstäuber hindurch
bewegt, um einen gleichmäßigen Auftrag
des Aerosols zu gewährleisten.“
Die erforderliche relative Bewegung zwischen
Probe und Zerstäuber lässt sich laut
Cherrier je nach den vorliegenden Einsatzbedingungen
auch über einen Roboter realisieren,
der bonNDTinspect über das zu
prüfende Bauteil führt. „Pro cm² entstehen
auf diese Weise 1 000 bis 2 000 Tröpfchen
mit einem durchschnittlichen Durchmesser
von 100 µm.“
In Abhängigkeit von der Oberflächenenergie
der zu prüfenden Oberfläche bildet
sich bei diesem Vorgang ein charakteristisches
Tropfenmuster, das automatisch
von einem Kamerasystem erfasst und mittels
Bildverarbeitung sekundenschnell ausgewertet
wird. Ob eine Oberfläche die Kriterien
der nachfolgenden Prozessschritte
erfüllt, lässt sich dann anhand der Tropfenverteilung
erkennen. Durch die Angabe
von Sollwerten ist es somit möglich, die
Wirksamkeit einer Vorbehandlung wie zum
Beispiel einer vorangegangenen Reinigung
oder Oberflächenaktivierung auszuwerten
oder Verschmutzungen auf der Oberfläche
zu erfassen. Solche Kontaminationen können
beispielsweise durch Trennmittelreste,
Öle, Fette oder sogar einfach nur durch
Fingerabdrücke entstehen und dafür sorgen,
dass Klebungen nach einer gewissen
Zeit versagen oder Lackierungen vorzeitig
abblättern.
Anspruchsvolle Bildverarbeitung
Die Herausforderungen an das eingesetzte
Bildverarbeitungssystem sind bei diesem
Prüfverfahren groß, so Cherrier: „Zum einen
entstehen aufgrund des Ablaufs über
30 000 Tröpfchen pro Sekunde, die schnell
erkannt und ausgewertet werden müssen,
denn durch die Verwendung von Reinstwasser
trocknet die ausgewertete Fläche innerhalb
kürzester Zeit rückstandslos ab, um
die weitere Verarbeitung ohne Zeitverzug zu
ermöglichen. Zum anderen ist das System
inlinefähig und muss im Extremfall im Dauerbetrieb
24 h an 7 Tagen pro Woche laufen.“
Angesichts dieser schwierigen Randbedin-
Peter Stiefenhöfer, Inhaber PS Marcom Services,
Olching
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