wie wirtschaftlich ist die online-schichtdickenmessung?

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MESSEN & PROFEN Wie wirtschaftlich ist die Online-Schichtdickenmessung? Nicht nur die Automobilindustrie setzt die Online-Schichtdicken- messung immer haufigerein. Auch bei den Zulieferern sorgt die neue Technik fur einen stabileren Lackierprozess. Welche befrdcht- lichen Kosteneinsparungen mit Online-Messgeraten erreicht werden konnen, zeigt der folgende Beitrag. L aSeriaCke werden haufig bei Cock- pit-Bedienelementen im Automo- bilbereich eingesetzt - und hier hauptsachlich fur Night-Designs, bei dem ein Laser aus der beschichteten Oberflache von Bedientasten Symbol- elemente herausbrennt und damit gezielt den Lack entfernt. 1st der Grundwerkstoff aus einem transparen- ten Kunststoff, so kann durch Hinter- leuchtung ein leuchtendes Symbolele- ment erzeugt werden, das bei dunkler Umgebung leicht zu erkennen ist. Ais Grundwerkstoff kommen feste und elastische Kunststoffe zum Einsatz. Ais Lacke werden 2-K-Lacke mit unter- schiedlichen Farben eingesetzt. Am han- figsten wird Schwarz verwendet. Zuneh- mend sind aber auch andere Farben wie Beige und Grau anzutreffen, die durch das Innenraumdesign bestimmt werden. Immer konstant die gleiche Schichtdicke Damit die Symbolelemente sauber und riickstandsfrei ausgelasert werden konnen, ist eine homo gene Schicht- dicke von zirka 25 urn im Bereich der Symbolflachen vorgeschrieben. Bei einer zu dicken Schich kann der Laser den Lack nicht vollstandig abtragen und es bleiben Lackruckstande auf der freigelaserten Flache. Bei zu diinnen Schicht dringt der Laser in den Grund- werkstoff ein und verursacht Material- verfiirbungen durch zu groBe Hitze- einwirkung. Eine Regelung der Laser- starke III Abhangigkeit von der Schichtdicke ist unwirtschaftlich, da jede Flache einzeln vor dem Lasern vermessen werden muss. Sinnvoller ist ein Lackierprozess der eine homogene Schichtdicke sicherstellt. Schneller auf Veranderungen des Lackierprozesses reagieren Die Schichtdicke kann nach dem Einbrennen oder direkt nach der Lackierung gemessen werden. Das Messen nach dem Einbrennen hat den Vorteil, dass der Lack sich in einem sta- bilen Zustand befindet und die einge- brannte Lackschicht sich nicht mehr verandert. Der Nachteil besteht darin, dass sehr viel Zeit durch den langen Trocknungsprozess vergeht, bis ein Beschichtungsergebnis vorliegt. Durch den groBen Zeitverzug wird bei Beschichtungsfehlern eine groBe Men- ge an Ausschussteilen produziert, weil nicht rechtzeitig auf Prozessverande- rungen reagiert werden konnte. QualitCitsbeeinflussende Faktoren Eine Schichtdickenmessung direkt nach der Lackierung ist zur Erkennung von Schichtdickenfehlern giinstiger, da die Fehler unmittelbar erkannt werden kormen. Die Schichtdicke wird dazu im feuchten Zustand gemessen und als zu erwartende trockene Schichtdicke ausgegeben. Es ist aber zu beachten, dass die gemessene Schichtdicke noch Vcrandcrungcn durch Abdunstung unterliegt. Das Beschichtungsergebnis zur Erzielung einer homogenen Schicht- dicke hangt bekanntlich von weiteren Faktoren ab, die kurz untersucht wer- Messmethode Bezeichnung Zeitskala fUr GrOBe der Anderungen Anderung Lack 1 Tag... 1 Monale klein Bauleil 1 Tag... 1 Monale klein Temperalur 1 h...l Tag mittel Luftfeuchle 1 h... l Tag mittel OberflochengUie lOmin ... 2h mitteL.groB Applikalor lOmin ... 2h mitteL.groB Lackaufbereilung 1 min... l h groB Transporlsyslem 2 Monale mittel Trocknung 2 Monale groB Grund Chargenonderung Oberlldchenverdnderunq Klimaschwankung Klimaschwankung Ausfall der Vorbehandlung Verschmutzung Forderproblem mechanischer VerschleiB Trocknerausfall Slichprobe Stichprobe Stichprobe / Online Slichprobe / Online Online Online Online Sporadisch Sporadisch Tabelle 1: Faktoren, die bestimmend Fur das Beschichtungsergebnis sind, und deren Grof3enordnung I JOT 6 12004

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Page 1: Wie wirtschaftlich ist die Online-Schichtdickenmessung?

MESSEN & PROFEN

Wie wirtschaftlich ist dieOnline-Schichtdickenmessung?

Nichtnur die Automobilindustriesetzt die Online-Schichtdicken­messung immerhaufigerein.Auch bei den Zulieferern sorgt dieneue Technik fur einen stabilerenLackierprozess. Welche befrdcht­lichen Kosteneinsparungenmit Online-Messgeraten erreichtwerden konnen, zeigt derfolgende Beitrag.

LaSeriaCke werden haufig bei Cock­pit-Bedienelementen im Automo­

bilbereich eingesetzt - und hier

hauptsachlich fur Night-Designs, bei

dem ein Laser aus der beschichteten

Oberflache von Bedientasten Symbol­

elemente herausbrennt und damit

gezielt den Lack entfernt. 1st der

Grundwerkstoff aus einem transparen­ten Kunststoff, so kann durch Hinter­

leuchtung ein leuchtendes Symbolele­

ment erzeugt werden, das bei dunkler

Umgebung leicht zu erkennen ist.

Ais Grundwerkstoff kommen feste

und elastische Kunststoffe zum Einsatz.Ais Lacke werden 2-K-Lacke mit unter­

schiedlichen Farben eingesetzt. Am han­

figsten wird Schwarz verwendet. Zuneh­

mend sind aber auch andere Farben wie

Beige und Grau anzutreffen, die durch

das Innenraumdesign bestimmt werden.

Immerkonstantdie gleiche Schichtdicke

Damit die Symbolelemente sauber

und riickstandsfrei ausgelasert werden

konnen, ist eine homogene Schicht­

dicke von zirka 25 urn im Bereich der

Symbolflachen vorgeschrieben. Bei

einer zu dicken Schich kann der Laser

den Lack nicht vollstandig abtragen

und es bleiben Lackruckstande auf der

freigelaserten Flache. Bei zu diinnen

Schicht dringt der Laser in den Grund­werkstoff ein und verursacht Material­

verfiirbungen durch zu groBe Hitze­

einwirkung. Eine Regelung der Laser­

starke III Abhangigkeit von der

Schichtdicke ist unwirtschaftlich, da

jede Flache einzeln vor dem Lasern

vermessen werden muss. Sinnvoller ist

ein Lackierprozess der eine homogene

Schichtdicke sicherstellt.

Schneller auf Veranderungendes Lackierprozesses reagieren

Die Schichtdicke kann nach dem

Einbrennen oder direkt nach der

Lackierung gemessen werden. Das

Messen nach dem Einbrennen hat denVorteil, dass der Lack sich in einem sta­

bilen Zustand befindet und die einge­

brannte Lackschicht sich nicht mehr

verandert. Der Nachteil besteht darin,

dass sehr viel Zeit durch den langen

Trocknungsprozess vergeht, bis ein

Beschichtungsergebnis vorliegt. Durch

den groBen Zeitverzug wird bei

Beschichtungsfehlern eine groBe Men­

ge an Ausschussteilen produziert, weil

nicht rechtzeitig auf Prozessverande­

rungen reagiert werden konnte.

QualitCitsbeeinflussende Faktoren

Eine Schichtdickenmessung direkt

nach der Lackierung ist zur Erkennung

von Schichtdickenfehlern giinstiger, da

die Fehler unmittelbar erkannt werden

kormen. Die Schichtdicke wird dazu

im feuchten Zustand gemessen und als

zu erwartende trockene Schichtdicke

ausgegeben. Es ist aber zu beachten,

dass die gemessene Schichtdicke noch

Vcrandcrungcn durch Abdunstung

unterliegt.

Das Beschichtungsergebnis zur

Erzielung einer homogenen Schicht­

dicke hangt bekanntlich von weiterenFaktoren ab, die kurz untersucht wer-

MessmethodeBezeichnung Zeitskala fUr GrOBe derAnderungen Anderung

Lack 1 Tag... 1 Monale klein

Bauleil 1 Tag... 1 Monale klein

Temperalur 1 h... l Tag mittel

Luftfeuchle 1 h... l Tag mittel

OberflochengUie lOmin...2h mitteL .groB

Applikalor lOmin...2h mitteL .groB

Lackaufbereilung 1 min... l h groB

Transporlsyslem 2 Monale mittel

Trocknung 2 Monale groB

Grund

Chargenonderung

Oberlldchenverdnderunq

Klimaschwankung

Klimaschwankung

Ausfall der Vorbehandlung

Verschmutzung

Forderproblem

mechanischer VerschleiB

Trocknerausfall

Slichprobe

Stichprobe

Stichprobe / Online

Slichprobe / Online

Online

Online

Online

Sporadisch

Sporadisch

Tabelle 1: Faktoren, die bestimmend Fur das Beschichtungsergebnis sind, und deren Grof3enordnung

IJOT 6 12004

Page 2: Wie wirtschaftlich ist die Online-Schichtdickenmessung?

MESSEN & PROFEN

den sollen. Wichtig ist die Kenntnistiber die Zeitskalen und Groflenord­

nungen der einzelnen Faktoren, um

mit geeigneten Messmethoden und

Messgeraten die wichtigsten qualitats­

beeinflussenden GroBen bestimmenzu konnen. In Tabelle 1 sind die ele­

mentaren Faktoren mit den dazu­

gehorigen Zeitskalen und Groflenord­

nungen aufgelistet.

Die Faktoren mit dem groBten Ein­

flussfaktor sind die Oberflachengute,

der Applikator und die Lackaufberei­

tung. Aile drei Faktoren andern sichsehr schnell und bestimmen im ent­

scheidenden MaBe das Beschichtungs­ergebnis. Mit einer Online-Schicht­

dickenmessung kann das Beschich­

tungsergebnis in Form der Schicht­dicke bestimmt werden; es konnen

dartiber hinaus die drei qualitatsbe­stimmenden Faktoren indirekt tiber­

wacht werden, da sie einen direkten

Einfluss auf die Schichtdicke austiben.

Man erkennt recht schnell, dass mitOffline-Messmethoden wie der Stich­

probenmessung die Anderungen der

qualitarsbestimmenden Faktoren, auf­

grund der groBen Zeitabstande zwi­

schen den Stichproben, nur unzurei­

chend erfasst werden konnen.

Gerade III hochautomatisierten

Beschichtungsanlagen ist es fur eine

wirtschaftliche Produktion wichtig, die

zeitliche und groBenmaBige Anderungder Schichtdicke mit Online-Mess­

geraten richtig zu erfassen, um das

Beschichtungsverhalten korrekt inter­

pretieren zu konnen. Die am haufig­

sten anzutreffenden Probleme, die zu

Beschichtungsfehlern ftlhren, sind dieVerschmutzung von Applikatoren und

LackzufUhrsystemen.

Auswahlder geeigneten Messtechnik

Erst die Kenntnis tiber die qua­

litatsbestimmenden Faktoren, den

Messort und die zeitliche und groBen­

maBige Verandcrung der jeweiligen

Faktoren erlaubt die Auswahl geeig­

neter Messtechnik. Dabei muss ge­

pruft werden, ob das Messergebnis

den Prozess richtig erfassen und abbil­

den kann.

JOT 612004

Bild zeigt einen typischen

Beschichtungsprozess fur Lacke, der

hier 40 Minuten dauert. Dabei werdenmit einem Online-Schichtdickenmess­

gerat der Firma OptiSense punktuellan einer Stelle des Bauteils an mehre­

ren Teilen Messwerte aufgenommen.1m Ist-Zustand wird der Beschich­

tungsprozess nicht online uberwacht,

sondern nur das Beschichtungsergeb­

nis zu Beginn einer Produktionsschicht

ein mal am Tag stichprobenartig mit­

tels Mikroskop und Schnittbild kon­

trolliert. Der Anlagenbediener kann

nur visue II das weitere Beschichtungs­

ergebnis beurteilen und ist zusatzlich

fur die Uberwachung der Produktions­

linie zustandig.

Die Beurteilung des Beschichtungs­

ergebnisses ist abhangig von der Erfah­

rung des Anlagenbedieners und beruh­

te bisher auf der Bewertung des

Reflektionsgrades der Oberflache. Da­

zu werden in unregelmaBigen Abstan­den frisch beschichtete Bauteile ent­

nommen und visue II beurteilt. Die

Qualitatsanforderung besteht darin,

bei einer Beschichtungsrate von zwei

Bauteilen pro Minute eine Schicht­

dicke von 25 urn -l- 5 urn aufzutragen

und daftlr zu sorgen, dass die Aus­

schussrate nach der Auslieferung unter

0,1 % liegt.

DieMesstechnikkann nicht aile Probleme losen

Grundsatzlich muss geprtift wer­

den, ob die Beschichtungsanlage die

Qualitarsanforrlerungen hinsichtlich

Prozessfiihigkeit und gcwahltcrn Tole­

ranzband erfUlien kann und ob das

Bedienpersonal in der Lage ist, den

Anforderungen gerecht zu werden.

Oftmals wird diese Uberprufung nur

unzureichend vorgenommen und fuhrt

deshalb zu groBen Qualitatsproble­men, die dann - so meint man - mit

Messtechnik behoben werden konn­

ten. Allein der Einsatz von Messtech­

nik kann solche Probleme nur schwer

losen, da sie meistens konzeptionell

oder anlagentechnisch bedingt sind.

In Abbildung 1 erkennt man in den

ersten 10 Minuten einen langsamen

Schichtdickenabfall auf 0 urn aufgrund

- -..•: /r, It

: ~ ~ I..'r'•

,,-

Bi/d7: Schichtdickenmessung iiber40 Minufen mit LockousFolI undFeh/erbeseitigung

einer verschmutzten Sprtihdtise. Erstals das Material unterbeschichtet wur­

de, konnte der Fehler durch die unre­

gelmaBige visue lie Kontrolle vorn

Anlagenbediener erkannt werden. Die

Erkennung und Beseitigung des Pro­

blems dauerte 15 Minuten. 1m

Anschluss an die Fehlerbehebung

benotigt der Beschichtungsprozess

weitere 10 Minuten, bis er wieder "ein­

geschwungen" war. In Summe wurde

tiber einen Zeitraum von 25 Minuten

auBerhalb des Prozessfensters produ­

ziert. Da der Beschichtungsprozess ein

kontinuierlicher Vorgang ist, der wegen

der Trocknung nicht angehalten wer­

den kann, entsteht zwangslaufig Aus­

schuss.

Die letzten 5 Minuten in Bild 1

zeigen den stabilen Beschichtungs­

prozess. Zur Beurteilung, ob die Be­

schichtungsanlage die Prozessfahigkeiteinhalten kann und ob das Toleranz­

band richtig gewahlt ist, konnen als

Hilfsmittel folgende vereinfachte For­

meln verwendet werden:

5 = MoxSW-MinSW3

T= 8·5

S Standardabweichung

MaxSW maximaier Spitzenwert einer

Messwertreihe

MinSW minimaier Spitzenwert einer

Messwertreihe

T Betrag des Toleranzbandes

1m geschilderten Beispiel betragt

die Standardabweichung 0,64 urn und

ergibt ein zulassiges Toleranzband von

5,12 urn, respektive +/-2,56 urn. Mit

I

Page 3: Wie wirtschaftlich ist die Online-Schichtdickenmessung?

MESSEN & PROFEN

Bild2: Bedienelement (der rote Punkt ist eine optischeJustierhilfe und stellt dieMessfleckgrof3e dar)

der Einhaltung des Toleranzbandes

ist automatisch die Prozesssicherheit

gegeben.

Von 1000 Bauteilendarf nureines fehlbeschichtet sein

Das eigentliche Problem ist die rich­

tige Erfassung der Schichtdicke, die

durch eine visuelle Beurteilung tiber

den Reflektionsgrad nicht gegeben ist.

Der erfahrene Anlagenbediener kann

nur sehr grobe Schichtdickenanderun­

gen groBer 15 urn visuell wahrnehmen.Allein um Schichtdickenveranderun­

gen dieser GroBenordnung festzustel-

len, hatte der Anlagenbediener aile

5 Minuten aufgrund der schnellen

Schichtdickenanderung eine optischeKontrolle durchftlhren mtissen. Sicher­

lich kann man keinem Anlagenbedie­

ner eine solehe Aufgabe tiber eine

Arbeitsanweisung zumuten, da sie

nicht praktikabel ist.

Die wichtigste Anforderung ist die

Einhaltung der Ausschussrate von

0,1 %. Das bedeutet, dass von 1000

Bauteilen nur eines defekt sein darf.

Der oben geschilderte Ausfall von 25

Minuten hat als Folge 100 Ausschuss­

teile produziert. Bei einer zweischichti­

gen Tagesproduktion tiber 14 Stunden

werden 1680 Teile produziert. Das ent­

spricht einer Ausschussrate von 5,9 %.

I

Diese Zahl ist recht optimistisch,

da davon ausgegangen wird, dass

nach der Fehlerbeseitigung wieder das

richtige Schichtdickenniveau erreicht

wird. Oftmals wird mit einer falschen

Schichtdicke weiterbeschichtet. Als

Konsequenz mtissten zur Einhaltung

der Ausschussrate aile produzierten

Teile aufwandig nachkontrolliert wer­den, was mit der zerstorenden Stich­

probenmessung nicht moglich ist.

In diesem Fall zeigt sich, dass

weder das Messkonzept noch der Anla­

genbediener in der Lage sind, die Pro­

zessfiihigkeit und das geforderte Tole­ranzband einzuhalten, um die Qua­

litatsanforderungen zu erftlllen.

Dagegen zeichnet sich die Online­

Schichtdickenmessung durch eme

hohe Messrate aus. Der Anlagenbedie­

ner wird unverztiglich alarmiert und

kann bei Prozessabweichungen umge­

hend eingreifen. Der Bediener muss

neben seinen weiteren Tatigkeitenzeitnah und inhaltlich die Prozessab­

weichungen korrigieren kormen.

Photothermisches Messprinzip

Zur Online-Messung der Schicht­

dicke kann das photothermische

Messgerat "PaintChecker modular"

der Firma OptiSense eingesetzt wer­

den. Beim photothermischen Mess-

prinzip wird em Laserpuls auf den

Lack ausgesendet, der diesen minimal

erwarrnt. Eine Empfangsoptik regi­

striert den zeitlichen Verlauf der

"lemperaturanderungen und eine Aus­

werteeinheit errechnet daraus die

Schichtdicke. Sinngernaf lassen sich

dtinnere Lackschichten mit dem

Laser schneller aufheizen als dickere.

Der zeitliche Verlauf dient als MaB fur

die Schichtdicke.

Da keine Temperaturamplituden

gemessen werden, sondern nur das

thermische Zeitverhalten, ist das

Messverfahren tolerant gegen Ab­

standsschwankungen im Bereich von

-t-10 mm und gegen Verkippungendes Messkopfes von +/_30°. Das Mess­

verfahren ist bertihrungslos und besitzt

eine Messwiederholrate von 10Hz.

Die Bertihrungslosigkeit ermoglicht

die Vermessung trockener und feuch­

ter Schichten von bewegten Bauteilen,

wahrend die groBe Messwiederholrate

eine hohe ottliche Auflosunj; der

Schichtdicke ermoglicht. Der Messab­

stand von 200 mm zum Messobjekt

und die groBe Abstandstoleranz er­leichtern den Einsatz in automatisier­

ten Umgebungen. Durch den kleinen

Messfleck mit einem Durchmesser von

3 mm und die hohe Winkeltoleranz

von -l- 30° konnen auch sehr kleineTeile oder stark unebene Teile ver­

messen werden. Ebenso lassen sich

mit Spiegeloptiken Hohlraume oder

schwer zugangliche Orte vermessen.

Auch ist eine Messung auf warmen

Bauteilen moglich, da nur Tempera­

turanderungen in der Schichtdicken­

bestimmung berticksichtigt werden.Dartiber hinaus kann auch auf an de­

ren Substraten als Metall gemessen

werden. Als Einschrankung gilt aber,

dass sich der Lack mit dem Laser pho­

tothermisch anregen lasst und eine

Temperaturanderung wahrnehmbar

ist. Bei nichtmetallischem Untergrund

sollte eine Prtifung an Hand von Pro­

ben erfolgen. Die Vielzahl von Lack­Untergrund-Kombinationen lasst lei­

der keine allgemeingiiltige Aussage zur

Funktionssicherheit und Genauigkeit

zu und muss im Einzelfall geprtift wer­

den. Es existieren aber eine Reihe von

Erfahrungswerten, auf die zurtickge­

griffen werden kann.

JOT 612004

Page 4: Wie wirtschaftlich ist die Online-Schichtdickenmessung?

MESSEN & PROFEN

Trockene und feuchteLackschichten messen

DIE PRODUKTIONSKOSTEN OHNE ONLlNE·MESSUNG

DIE PRODUKTIONSKOSTEN MIT ONLlNE·MESSUNG

Tageskosten KostenlAuftrag

Produktionszeitrou m 14 Tog e

Produktionsmenge 1680 Teile /Tog

Teilekosten 2 E/Teil 3.360,00 E/Tog

Prod uktionskosten 3.360,00 E/ Tag 47.040,00 E

Ausschussmenge 5 ,96 %

Ausschussmenge 100 Teile/To g 200,00 E/Tog

Nochorbeit °h/Tog 0 ,00 E/Tog

Nochkontrolle 1 h/Tag 50,00 E/Ta g

Stundenlohn 50 E/h

Fehlerkosten 6 ,93 % 6,93 %

Fehlerkosten 250,00 E/ Tag 3.500,00 E

Geso mt 3.610,00 E/ Tag 50.540,00 E

Tageskosten KostenlAuftrag

Prod uktionszeitrau m 14 Tage

Produktionsmenge 1680 Teile/Tag

Teile kosten 2 E/Teil 3.360,00 E/Tog

Produktionskosten 3.360,00 E/ Tag 47.040,00 E

Ausschussmenge 1, 10 %

Ausschussmenge 18 Teile /Tog 36,00 E/Tog

Nochorbeit 0,29 h/Tag 14 ,5 0 E/Tog

Nochkontrolle °h/Tag 0,00 E/Tog

Stundenlohn 50 E/h

Fehlerkosten 1,4 8 % 1,4 8 %

Fehlerkosten 50,50 E/ Tag 707,00 E

Geso mt 3.410,50 E/ Tag 47.747,00 E

I • ' , •

O hne O nline messung 50.540,00 E

Mit O nline messung -47 .747,00 E

Einspor ung 5,53 %

Einspor ung 2.793,00 E

80 %

52.000,00 E

-1.000,00 E

51.000,00 E

199,50 E/ Ta g

10,65 Monate

35 .000,00 E

15 .0 00 ,0 0 E

2 .000,00 E

Ausla stungsgrad der Produ ktionslinie

Kosten fU r O nline-Schichtdicken messgera t

Zusotzkosten fUr Integ ra tion

Per sonal schu lung

Summe Aufwendungen

Folgekosten bei fehler haft a usgel ieferten Teilen 1.0 00, 0 0 E

zu berucksichtigende Kosten

Einspor ungspotenzio l

Amortisa tionszeit

AMORTISATION

Nutzenanalyse

und Abschalzung der Folgekosten

Ausgehend von dem Prozesswissenkann der Nutzen einer Online-Schicht­

dickenmessung bestimmt werden.

Laserlacke lassen sich mit dem

"PaintChecker modular" im trockenen

oder feuchten Zustand in emem

Schichtdickenbereich bis 50 urn auf Sili­kon oder ABS-Kunststoffen mit einer

Genauigkeit von +/-2,5 urn an bewegten

Bauteilen bis 2 m/min messen. 1m

feuchten Zustand kann erst nach zirka

1,5 Minuten die Schichtdicke gemessenwerden, da der Gradient der Schicht­

dickenanderung durch Verdunstung der

Losemittel dann auf 0,2 urn/min gesun­

ken ist. Kurze Bandstopps bis 2 Minuten

konnen toleriert werden und ergeben

einen Schichtdickenfehler bis 0,5 urn.

Das Schichtdickenmessgerat lasst

sich in einem statischen Aufbau in die

Lackieranlage integrieren. Dazu wird

der Messkopf auf den Mittelpunkt

der Symbolflache gerichtet und ein

positionsabhangiger Messtrigger mit

einer Lichtschranke ausgeliist. In einer

grundsatzlichen Untersuchung der

Schichtdickenverteilung tiber die

Symbolflache konnte gezeigt werden,

dass mit einem einzelnen Messpunkt

die mittlere Schichtdicke der Symbol­

flache abgebildet werden kann. Eine

gleitende Mittelung der gemessenen

Schichtdicken tiber 4 Bauteile erhoht

die Messgenauigkeit und ermiiglicht

eine Erkennungszeit von 2 Minuten

bei Schichtdickenanderungen.

Uber ein optisches und akustisches

Meldesignal kiinnen Abweichungen

der Prozessfiihigkeit signalisiert wer­

den. Eine Ausschleuseeinheit separiertfehlerhafte Teile aus dem Produktions­

prozess. In Kombination mit einer

Arbeitsanweisung kann der Beschich­

tungsprozess vor dem Verlassen der

Toleranzgrenzen korrigiert werden. AlsReaktionszeit stehen weitere 3 Minu­

ten fur die Korrektur zur VerfUgung,

bis die Grenzen tiberschritten werden.

IJOT 612004

Page 5: Wie wirtschaftlich ist die Online-Schichtdickenmessung?

MESSEN & PROFEN

• Kalibrierfrei messen

Physikalische OberflBchen·MesstechnikPhysicel Surfece Test ing Technology

Der Autor: Dipl.-Ing. Norbert Walter,

OptiSense GmbH und Co. KG, Bochum,

Tel. 0234/70990-15,[email protected]

halb ist em richtig gestaltetes Qua­

litatskonzept von griiBter Wichtigkeit,

bei dem der gesamte Produktionspro­

zess und die personellen Ressourcen

beriicksichtigt werden.Wie die Wirtschaftlichkeitsberech­

nung zeigt, bedeutet der Einsatz vonOnline-Schichtdickenmesstechnik

nicht zwangslaufig eine Verteuerung der

Herstellungskosten, sondern fuhrt zu

signifikanten Kosteneinsparungen mit

kurzen Amortisationszeiten. 1m geschil­

derten Beispiel konnte erst die Online­

Schichtdickenmessung die Qualitatsan­

forderungen sicherstellen. •

• GroGer Datenspeicher

• AlphanumerischeDateiverwaltung

• Online-Statist ik mitHistogrammausdruck

• Grenzwer toberwachung

Infrarot-Datenubertragung

PHYNIX GmbH & Co. KG, Heinrich·Pesch·StraBe 12, 0.507 39 KolnTelefon:+49 (0)2 21/1 79 64-30Telefax:+49 (0)2 21/ 179 64 [email protected]_.phynill.com

Surfix Pro®go professional

Das multifunktionale Schichtdicken­Mess-Handy Surfix Proe fur Messungenauf Stahl und NE-Metallen

lerhaft ausgelieferten Teilen. In der

Realitat ist mit wesentlich hoheren

Folgekosten fur das Qualitarskonzept

ohne Online-Schichtdickenmessung

zu rechnen, da die geforderte Aus­

schussrate nicht erzielbar ist. Wird erst

der Endkunde auf das Qualitatspro­blem aufmerksam, ist die Wirtschaft­

lichkeit der Beschichtungsanlage auf­

grund immenser Folgekosten nichtmehr darstellbar. Neben einer notwen­

digen Ersatzlieferung ist die Verfligbar­

keit der Produktionsanlage fur andere

Produktionsaufrrage blockiert und ver­ursacht einen hohen Zeit- und Auf­

tragsverlust.

Die Kosten-Nutzen-Rechnung geht

aber nur auf, wenn das Bedienpersonal

zeitlich in der Lage ist, auf Prozessab­

weichungen reagieren zu konnen. Des-

Kosten-Einsparung von 5 %

mit Online-Schichtdickenmessung

Zur Berechnung des wirtschaftli­

chen Verlustes eines Tages wird ange­

nommen, dass ein Ausschussteil2 Euro

kostet und eine Stunde Nachkontrolle

fur die Stichprobenmessung beniitigtwird. Bei der Anzahl der Ausschuss­

teile und einem Stundensatz von

50 Euro entsteht ein Gesamtverlust

von 250 Euro pro Tag, wenn keine

Online-Schichtdickenmessung einge­

setzt wird. Der Fehlerkostenanteil

liegt bei 6,93 %.

Durch den Einsatz von Online­

Schichtdickenmesstechnik kann derFehlerkostenanteil um 5,53 % redu­

ziert werden. Die interne Ausschuss­

menge lasst sich um 4,86 % auf 1,1 %

verringern. Mit dem Einsatz der Mess­

technik kann die geforderte Aus­

schussmenge bei Auslieferung von

0,1 % nicht direkt erreicht werden, da

die Erkennungs- und Reaktionszeit im

giinstigsten Fall bei 5 Minuten liegt

und dementsprechend nicht zu ver­

meidenden Ausschuss verursacht. DieNachkontrolle mit automatischer Aus­

schleusung der Fehlteile sorgt dann fur

die Einhaltung der geforderten Aus­

schussmenge bei Auslieferung.

Bei der Gegeniiberstellung beiderEinsatzvarianten erzielt die Online­

Schichtdickenmessung eine Gesam­

teinsparung von 5,53 %. Gerade im

Automobilzulieferbereich werden jahr­

liche Kosteneinsparungen von 3 bis

5 % von den Zulieferern erwartet, die

damit erreicht werden konnen.

Zur Bestimmung der Amortisations­

zeit wird angenommen, dass das

Online-Schichtdickenrnessgerat 35000

Euro kostet und weitere 17000 Eurofur Zusatzkosten und Personalschu­

lung anfallen, so dass eine Investitions­

summe von 52000 Euro aufgewendet

werden muss. Geht man von einer

80 %-igen Anlagenauslastung aus, so

erreicht man nach zirka 11 Monaten,also innerhalb eines [ahres, die Amor­

tisationsgrenze.

Die Berechnung beruht aufvorsich­

tigen Annahmen und beriicksichtigt

sehr verhalten die Folgekosten bei feh-

JOT 612004 I