Qualitätssicherung durch Schichtdickenmessung frühzeitig im Prozess mit Know-how von Winterthur Instruments
Der CoatMaster der Firma Winterthur Instruments misst die Schichtdicke von nassen und pulverförmigen Schichten berührungslos und zerstörungsfrei unmittelbar nach der Applikation. Dadurch können Abweichungen in der Schichtdicke frühzeitig erkannt und die Beschichtungsanlage optimal eingestellt werden. Dies spart viel Zeit und senkt Produktionskosten. Die Einfahrzeit von Beschichtungsanlagen wird deutlich verkürzt, Beschichtungsmaterial wird kostensparend reduziert und Ressourcen werden geschont. Aber auch mögliche Alterungs- und Verschleißerscheinungen der Beschichtungsanlage können frühzeitig erkannt und behoben werden. Dies stellt die Effizienz und die Qualität der Produktion jederzeit und auf allen Ebenen sicher.
Der CoatMaster – das Herzstück der Produktpalette von Winterthur Instruments – nimmt die Herausforderungen an die Beschichtungsprozesse von heute an. Er ist das erste zerstörungsfreie Messgerät auf dem Markt, das den hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Schichtdickenmessung von Nass- und Pulverlacken sowie thermisch gespritzten Beschichtungen gerecht wird. Mit Hilfe des Geräts kann die Schichtdicke von nassen, klebrigen, pulverförmigen oder festen Beschichtungen mit einer Dicke von 1 Mikrometer bis 1 Millimeter frühzeitig im Prozess berührungslos und zerstörungsfrei bestimmt werden. Unabhängig von der Farbe der Beschichtung oder der Form und des Materials des zu beschichtenden Werkstücks liefert er verlässliche Messergebnisse, sowohl im Qualitätsprüflabor als auch in der Produktionsumgebung. Die Messung erfolgt ohne Emission gefährlicher Strahlung und ist robust gegenüber Änderungen des Arbeitsabstands oder Verkippung des zu prüfenden Werkstücks.
CoatMaster beim Messen
Darüber hinaus bietet der CoatMaster schnelle und einfache Kalibrieroptionen. Dazu gehören unter anderem der Betrieb ohne Kalibrierung (Abweichung in Prozent), die Einpunkt-Kalibrierung und eine umfangreiche Materialdatenbank. So kann die Messung der Schichtdicke optimal auf die Prozessanforderungen und die nötige Messgenauigkeit eingestellt werden.
Das Gerät arbeitet nach dem Prinzip der thermischen Schichtprüfung. Dabei erwärmt eine kurzzeitige Belichtung die zu untersuchende Beschichtung, während Infrarotsensoren den resultierenden Verlauf der Oberflächentemperatur aufzeichnen. Die Temperatur klingt mit einer charakteristischen Dynamik ab, die von den thermischen Eigenschaften der Beschichtung abhängt. So können Beschichtungsparameter wie die Schichtdicke, aber auch die Porosität, der thermische Schichtwiderstand, die thermische Leitfähigkeit und die thermische Diffusivität schnell und reproduzierbar ermittelt werden.
Die neue Version des Geräts präsentiert sich im neuen Design und mit deutlich reduziertem Gewicht sowie mit vielen innovativen Funktionen, die der Beschichtungsindustrie vollkommen neue Möglichkeiten eröffnen. Damit wurde das Gerät noch besser an die Kundenbedürfnisse angepasst und die Trends der Zeit wurden aufgegriffen.
Die Ingenieure von Winterthur Instruments haben die berührungslose Schichtdickenmessung neu erfunden und die Messgenauigkeit des CoatMaster erneut deutlich gesteigert. Dies garantiert die uneingeschränkte Messung aller Farben, Effekte und Formen. Die Wiederholgenauigkeit beträgt – abhängig vom Beschichtungsmaterial – je nach Ausstattungsvariante besser 1 % (CoatMaster 2000) und besser 2 % (CoatMaster 1000). Messobjekte können nun ganz einfach und ohne Laser positioniert werden. Das neue Positionierungssystem des CoatMaster arbeitet mit modernster LED-Technologie. Der Messbereich wird mit Hilfe von LEDs am zu messenden Werkstück visualisiert und kann so auf die Geometrie des Werkstücks und die jeweiligen Qualitätskriterien und Prozessanforderungen eingestellt werden.
Die umfangreiche Materialdatenbank erleichtert die Kalibrierung oder macht sie in vielen Fällen sogar gänzlich unnötig. Auf diese Weise kann das Gerät innerhalb kürzester Zeit seinen Messbetrieb aufnehmen. Es bestimmt Schichtdicken aus einem Abstand von 5 Zentimeter bis 25 Zentimeter bei einer Messdauer von 0,05 Sekunden bis 2 Sekunden. Die graphische Bedienoberfläche wertet Messdaten statistisch aus und zeigt sie übersichtlich und gut lesbar an. Der Schichtdickenverlauf wird graphisch anhand eines Histogramms und einer Messkurve dargestellt, Mittelwert und Standardabweichung der Messungen sind jederzeit verfügbar. Alle benötigten Messdaten sind somit auf einen Blick ersichtlich.
Der Anschluss handelsüblicher Sensoren, wie einer Infrarotlichtschranke oder eines Ultraschallsensors, ermöglicht es, die Messung mit der Geschwindigkeit der Beschichtungsanlage zu synchronisieren. Wenn das zu prüfende Objekt zum Beispiel eine Lichtschranke passiert, wird die Messung nach einer individuell definierten Zeit automatisch ausgelöst. Dadurch wird eine vollständig automatisierte und kontinuierliche Inline-Überwachung des Beschichtungsprozesses bei minimalem Installationsaufwand sichergestellt.
Der neue CoatMaster kann völlig autonom und unbeaufsichtigt arbeiten und macht Informationen über die Beschichtungsqualität überall dort zugänglich, wo sie gebraucht werden. Sei es via Ethernet auf dem Monitor der Beschichtungsanlage oder kabellos auf dem Smartphone oder Tablet-PC irgendwo auf dem Werksgelände. Der Beschichtungsprozess kann so aus der Entfernung fortlaufend kontrolliert und gegebenenfalls vor Ort korrigiert werden.
Das Unternehmen Winterthur Instruments mit Sitz im Technopark Winterthur wurde im Januar 2011 gegründet. Das junge dynamische Team aus Physikern, Mathematikern und Ingenieuren hat es sich zur Aufgabe gemacht, Beschichtungsprozesse durch kontinuierliche Überwachung zu optimieren. Dabei kommt dem Unternehmen das innovative Umfeld und die Nähe zur Zürcher Hochschule Winterthur sowie zu Industriepartnern wie J. Wagner, Sulzer Metco und AzkoNobel zugute, mit deren Unterstützung sie Systeme zur Messung der Dicke, der Porosität und der thermischen Eigenschaften von Beschichtungen entwickelt.
Kontakt
Prof. Dr. Nils A. Reinke, T +41 79 253 71 49,
E-Mail: nils.reinke@winterthurinstruments.ch
- www.winterthurinstruments.ch
