UV-Sensor im Miniformat misst den Schmierfilm zuverlässig

Bei der Verarbeitung von Stahl- und Aluminiumblech zum hochwertigen Werkstück spielt ein homogen aufgetragener Schmierfilm eine maßgebliche Rolle – so auch bei der Hörmann Automotive GmbH. Fällt dieser zu dünn aus, dann kommt es zu Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück sowie in der Folge zu Beschädigungen. Weiterhin besteht die Gefahr der Korrosion des Metalls während der Transport- und Lagerungszeit. Ein lokal zu dicker Schmierfilm kann ebenso zu nachteiligen Ergebnissen sowie zur Ausprägung von Ölbeulen führen, Nachfolgeprozesse wie Kleben und Schweißen stören und stellt zudem eine Umweltbelastung dar. Während für die Ermittlung der Schmierfilmdicke bei größeren Flächen unterschiedliche Messgeräte zur Verfügung stehen, stellten komplex geformte Elemente wie etwa die inneren Verstärkungsteile von Fahrzeugtüren eine Herausforderung dar. Um sicherzustellen, dass auch die in Ecken und Kanten aufgetragene Schmierstoffmenge ausreicht, um Werkstück und Anlage zu schützen, zugleich aber branchenspezifische Werte nicht überschreitet, hat die Infralytic GmbH das UV-Mini entwickelt. Damit kann nun auch bei aufwendigen Bauteilen eine hohe Qualität gewährleistet und der Reinigungsaufwand reduziert werden. Als Zubehör zum Infrarot-Messgerät NG3 bestimmt das handliche UV/VIS-Spektrometer die Schmierfilmdicke zuverlässig auf kleinsten Flächen. Bedient und kalibriert wird es unkompliziert via Android-App.

„Damit Aluminium- und Stahlbleche geformt werden können, müssen sie mit einer ausreichenden Schicht Schmierfilm versehen sein“, erklärt Detlev Schröter, Leiter Applikation und Vertrieb bei der Infralytic GmbH. „Aufgrund der mechanischen Reibung und Temperatur, die während der Umformungsprozesse auftreten, riskiert man sonst Beschädigungen am Werkstück oder am Werkzeug.“ Zudem kann das Metall während eines längeren Transportes oder während der Lagerung korrodieren und unterwünschte Oberflächenveränderungen aufweisen. Andererseits darf aber auch keinesfalls zu viel Schmierfilm aufgetragen werden, damit im Rahmen der Weiterverarbeitung beispielsweise die Wirkung von Klebstoffen nicht beeinträchtigt wird oder bei Pressvorgängen keine sogenannten Ölbeulen auftreten. Das Ziel ist, möglichst wenig Ausschuss zu produzieren und die Werkzeugstandzeiten zu erhöhen, denn die Wirtschaftlichkeit einer Produktion steht ständig im Fokus. Auch der durch übermäßige Mengen an Öl verstärkte Verschleiß und die Verschmutzung der Anlagen werden durch eine präzise Kontrolle der Schmierstoffmenge reduziert.

Je nach Blech und weiterem Verwendungszweck – etwa im Karosseriebau oder in der Lebensmittelbranche – beträgt die ideale Dicke ungefähr zwischen 0,3 und 4 g/m², was einer solch dünnen Schicht entspricht, dass sie mit dem bloßen Auge kaum zu erkennen ist. Bislang war es deshalb üblich, die exakte Dicke des Schmierfilms mithilfe von Infrarotspektroskopie zu ermitteln. Die etablierten Messgeräte haben jedoch den Nachteil, dass sie konstruktionsbedingt eine gewisse Mindestgröße aufweisen, sodass lediglich Blechbänder und andere ebene Oberflächen eine ausreichende Auflagefläche für die Infrarotmessung bieten. Das neue UV-Mini von Infralytic ermöglicht die präzise Überwachung der Schmierung dagegen nun auch für kleinformatige sowie geformte Teile und sogar an Innenkanten.

Infralytic hat sich seit rund 20 Jahren auf den Bereich der Infrarotmessung spezialisiert und ihre bewährte Technologie in der NG-Serie ständig optimiert. Davon profitiert auch der Fahrzeugkomponentenhersteller Hörmann Automotive GmbH, der die Geräteserie bereits seit mehreren Jahren im Einsatz hat: „Für unsere Kunden ist die makellose Oberfläche der Karosseriebauteile essentiell“, bestätigt Florian Dietrich, Projektleiter Tribologie, Industrial Engineering, bei Hörmann Automotive. „Dafür muss eine schnelle Überprüfung der auf dem Bauteil verbleibenden Beölung sichergestellt werden.“ Um die bekannten Probleme, die bei zu viel oder zu wenig Schmierstoff auftreten, nun auch bei geformten Werkstücken und Fügeteilen zu bewältigen, setzt Infralytic UV/VIS-Spektroskopie ein. Diese benötigt deutlich weniger Bauraum, sodass das Messgerät lediglich auf die Maße einer handelsüblichen Zigarettenschachtel kommt und so einfach in eine Hand genommen werden kann. Da das UV-Mini darüber hinaus nicht über ein eigenes Bedienfeld verfügt, sondern mittels einer Smartphone-App kalibriert und gesteuert wird, konnte bei der Konstruktion zusätzlicher Platz eingespart werden. So kann man damit auch komplexe Verformungen und Ecken problemlos auch innen erreichen.

Im Gegensatz zum Infrarotspektrometer, bei dem lediglich die Wellenlänge des Lichts sowie die Zeit, die es benötigt, um das Öl zu durchdringen und von der Metalloberfläche reflektiert zu werden, gemessen wird, nutzt das UV-Mini die Fluoreszenz des Schmierstoffs. Wird dieses mit einer bestimmten Wellenlänge im ultravioletten Bereich bestrahlt, dann wandeln die dort vorhandenen aromatischen Kohlenwasserstoffanteile die Energie in eine sichtbare Lichtstrahlung um, deren Intensität daraufhin vom UV/VIS-Spektrometer erfasst wird. Allerdings unterscheiden sich die chemische Zusammensetzung und damit die Fluoreszenz von Medium zu Medium und sogar von Charge zu Charge. Zudem sind etwa aufgrund eines Ölwechsels bei der Einölmaschine Verschleppungen von Schmierstoffanteilen in der Produktionslinie möglich, die das Messergebnis wiederum verfälschen können. „Das ist der Knackpunkt der UV-Messtechnik“, erläutert Schröter. „Aus diesem Grund muss das UV-Mini vor jedem Einsatz auf die entsprechende Probe kalibriert werden – und zwar mit dem NG3, unserem Infrarotmessgerät der neuesten Generation.“

Als Zubehör zum NG3 nutzt das UV-Mini die Funktionen des Infrarot-Messgeräts als Basis, um dessen Anwendungsspektrum zu ergänzen und dabei ebenso präzise Ergebnisse zwischen 0,05 und 6 g/m² bei einer Auflösung von bis zu 0,001 g/m² liefern zu können. „Ein großer Vorteil der NG-Serie ist, dass die Geräte nicht erst kalibriert werden müssen und bereits mit einer einfachen Einweisung problemlos bedient werden können“, so Dietrich.

Doch auch die im Gegensatz dazu notwendige Kalibrierung des UV-Mini gestaltet sich denkbar einfach: Mittels Micro-USB oder USB-C wird es mit einem Android-Endgerät verbunden, das wiederum per Bluetooth mit dem NG3 gekoppelt wird. Beim Start einer neuen Messreihe leitet die App den Benutzer automatisch durch den intuitiven Prozess. Dabei wird mit dem NG3 eine gewisse Anzahl an Referenzmessungen an einer flachen Stelle des zu messenden Bauteils vorgenommen, auf deren Basis die Software selbstständig die exakten Spezifikationen des aufgetragenen Schmierstoffs ermittelt. Nach der erfolgreichen Kalibrierung ist das UV-Mini analog zum großen Bruder NG3 zu bedienen, wobei die App alle Messwerte automatisch auf dem verbundenen Smartphone oder Tablet erfasst. Bei Bedarf können auch Fotos oder Kommentare hinzugefügt und den entsprechenden Messungen zugeordnet werden. „Die Tatsache, dass das UV-Mini nicht über eigene Eingabetasten und gar einen Bildschirm verfügt, ist natürlich der platzsparenden Konstruktion des Sensors geschuldet“, fasst Schröter zusammen. „Auf der anderen Seite müssen sich die Anwender so aber auch nicht auf ein neues Bediensystem einstellen, da sie die App als papierfreie Option bereits von den Geräten der NG-Serie her kennen.“

Der Export der formatierten Daten geschieht dabei unkompliziert via Direktverbindung, Bluetooth, E-Mail oder einer anderen der gängigen Teilen-Funktionen des Android-Systems. Als neueste Komponente in diesem Messsystem bietet Infralytic dafür außerdem seinen „Infralytic-Datenadapter“ (IDA) an, der als virtuelle Tastatur dient und so dabei hilft, die im Android-Gerät anfallenden Daten unmittelbar an gewünschter Stelle in beliebige Anwenderprogramme einzutragen.