Präzisionsausrichtung einer Klebedüse für Folienapplikationen im Automobil- und Wasserstoffzellenbereich
1- Einleitung
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Mathias Evers : Jan 23, 2025 10:08:40 AM
Technische Keramik hat sich aufgrund ihrer hohen Festigkeit, ihrer Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit sowie ihrer exzellenten Materialeigenschaften in zahlreichen Anwendungsfeldern etabliert. Vor allem großflächige Keramikplatten mit geringer Stärke kommen in Bereichen wie der Halbleiterindustrie, in Filtertechnologien oder in der biologischen und chemischen Analytik zum Einsatz. Eine besondere Herausforderung stellt jedoch die Qualitätssicherung dar, da bereits geringe Material- oder Verarbeitungsfehler zu Fehlfunktionen, Instabilitäten oder Passungenauigkeiten führen können. Im Folgenden wird ein neuartiges Mess- und Prüfsystem vorgestellt, das speziell auf die hochpräzise Qualitätsprüfung keramischer Platten und Verbundbauteile zugeschnitten ist.
Der Brennprozess ist bei Erzeugnissen aus technischer Keramik ein besonders kritischer Schritt. Für die Erzielung der gewünschten Materialeigenschaften und einer einwandfreien dimensionsgenauen Form ist sowohl die präzise Steuerung des zeitlichen Temperaturprofils als auch eine homogene Temperaturverteilung während des Sinterns essenziell. Kommt es infolge ungleichmäßiger Temperaturverteilung oder inhomogener Zusammensetzung zu lokal unterschiedlichen Schrumpfungen, treten häufig Verformungen, Spannungen oder sogar Risse und Brüche auf.
Solche Defekte bleiben oftmals lange unentdeckt und machen sich erst in nachfolgenden Bearbeitungsschritten bemerkbar, beispielsweise beim Zuschnitt, Schleifen oder bei der Montage zu passgenauen Verbundkomponenten. Um diesen Risiken frühzeitig zu begegnen und Ausschuss zu minimieren, hat Dimensionics ein flexibles und leistungsfähiges Mess- und Prüfsystem entwickelt. Dieses System ermöglicht sowohl eine prozessbegleitende Prüfung einzelner Keramikplatten als auch eine End-of-Line-Qualitätskontrolle komplett zusammengesetzter Komponenten (z.B. Keramik-Metall- oder Keramik-Kunststoff-Verbundbauteile).
Kern des vorgestellten Systems ist ein modulares, optisches Messkonzept, das sich flexibel an unterschiedliche Prüfaufgaben anpassen lässt. Die Kombination aus 2D- und 3D-Sensorik, ergänzt durch hochauflösende 1D-Positionssensoren, erlaubt eine ganzheitliche Erfassung relevanter Merkmale. Neben einer umfassenden Erkennung von Material- und Dimensionsfehlern bietet das System zudem die Möglichkeit, Montagefehler bei Verbundkomponenten automatisch zu detektieren. Die Qualitätsprüfung deckt insbesondere folgende Fehlerklassen ab:
Das Mess- und Prüfsystem setzt auf mehrere hochpräzise Sensoren, die die Erfassung sämtlicher prüfrelevanter Merkmale ermöglichen:
Diese Sensorik lässt sich mittels Standard-Systemen zur technischen Bildverarbeitung (Keyence, LMI) über eine grafische Benutzeroberfläche konfigurieren. Änderungen an Prüfmerkmalen oder Anpassungen an neue Bauteilgeometrien sind damit ohne tiefgreifende Programmierkenntnisse durchführbar. Zudem besteht die Möglichkeit, zusätzliche Sensoren oder Aktoren einzubinden, etwa Beschriftungssysteme oder taktile Messmodule.
Der Prüfprozess ist weitestgehend automatisiert und gliedert sich in die folgenden Schritte:
Das Gesamtsystem ist in unterschiedlichen Ausbaustufen verfügbar: von einer kompakten, manuell zu beladenden End-of-Line-Prüfstation bis hin zu einer vollautomatischen In-Line-Anlage mit direkter Einbindung in Fertigungsstraßen. Durch entsprechende Skalierung lassen sich verschiedene Bauteilgrößen und Massen flexibel abbilden.
Obwohl das vorgestellte Mess- und Prüfsystem insbesondere auf die Anforderungen bei der Fertigung keramischer Platten optimiert ist, bietet es darüber hinaus vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Grundsätzlich kann jede Anwendung, bei der im Durchlauf eine rundum optische Zugänglichkeit des Werkstücks gewährleistet ist, von diesem System profitieren. Spiegelnd reflektierende Oberflächen bedürfen allerdings einer vorab durchzuführenden Machbarkeitsanalyse, um mögliche Messunsicherheiten auszuschließen. Abgesehen davon gibt es keine grundsätzlichen Einschränkungen hinsichtlich des Materials oder der Bauform.
Die Sicherstellung eines konstant hohen Qualitätsniveaus ist in der keramischen Fertigung essenziell, da bereits geringe Struktur- und Materialfehler zu erheblichen Funktions- und Stabilitätsproblemen führen können. Das von Dimensionics entwickelte optische Mess- und Prüfsystem gewährleistet eine vollautomatische, umfassende Inspektion und Vermessung keramischer Bauteile. Dank der flexiblen Kombination aus unterschiedlichen Sensorprinzipien (2D-, 3D- und 1D-Sensorik) sowie verschiedener Beleuchtungsmodi lassen sich sowohl Dimensionstoleranzen als auch Oberflächen- und Materialfehler zuverlässig erkennen. Zusätzlich eröffnet die modulare Systemarchitektur Perspektiven für die schnelle Anpassung an neue Prüfaufgaben und bietet somit eine zukunftssichere Lösung für eine wachsende Bandbreite an Anwendungen in der Technischen Keramik und darüber hinaus.
1- Einleitung
1- Einleitung 2- Abwägung zwischen Voll- und Teilautomatisierung 3-Die Lösungen von Dimensionics als Beispiel für effiziente Teilautomatisierung 4-...