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Industrielle Automation 5/2015

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Industrielle Automation 5/2015

Temperatur im Blick

Temperatur im Blick Wärmebildkamera liefert wichtige Daten zur Optimierung einer Auto Exterieur Produktion Die kompakten Infrarotkameras ermöglichen zuverlässige Temperaturüberwachungen an Flächen Eine der kleinsten messenden VGA-Infrarotkameras weltweit Andreas Theilacker Kunststoffteile für den Einsatz in Automobilen müssen hohen Qualitätsstandards genügen. Ein Bauteilentwickler setzt daher während des Thermoformprozesses Wärmebildkameras ein und optimiert so die Serienproduktion von hochwertigen Automotive Exterieur Teilen. Die Firmengruppe HBW-Gubesch ist ein mittelständischer Full-Service-Provider und Bauteilentwickler auf der Basis innovativer Spritzguss- und Thermoformtechnologien. Durch einen eigenen Werkzeugund Formenbau, Spritzguss inklusive Montage sowie eigene Entwickler und Konstrukteure deckt das Unternehmen die komplette Prozesskette, von der ersten Idee bis zur Serie, aus einer Hand, ab. Entwickelt und produziert werden Kunststoffteile und Baugruppen, unter anderem für die Automobilindustrie und die Unterhaltungselektronik, technische Teile für Konsumgüter, Kunststoffe für die Medizintechnik, Lichtleiter sowie Lösungen für die Verpackungsindustrie. So umfangreich das Portfolio der Firmen gruppe ist, so stellt die Fertigung von Produkten für die Automobilindustrie mit die größten Anforderungen. Thermoformen von Fahrzeug-Exterieur ziehprozess benötigten Faserverbundplatten haben eine Dicke von 3,3 bis 3,7 mm und sind mit Glasfaser verstärkt. Bevor die Kunststoffplatten zu perfekten Verkleidungsteilen geformt werden können, müssen sie erwärmt werden. Dies geschieht durch Ober- und Unterheizungen in einem Strahlerfeld der Thermoformmaschine. Nach dem Erwärmen werden die Faserverbundplatten in der Maschine in der Form des Verkleidungsteils verpresst und anschließend abgekühlt. Die Handhabungszeit zwischen Erwärmung und Umformung ist dabei minimiert. Durch den Umformvorgang findet zeitgleich noch ein Anformen von funktionellen Gruppen (z. B. Lufteinlassdüsen) statt. Das Verkleidungsteil wird in einem weiteren Schritt von einem Laser beschnitten und in Form gebracht, bevor es für die Montage an den Endkunden weitergegeben wird. Wärmebildkamera versus Pyrometer In der Vorserienproduktion war für HBW- Gubesch das Hauptziel die Prozessoptimierung, welche z.B. in der Sicherstellung einer stabilen Serienproduktion, einer verbesserten Zykluszeit sowie einer minimalen Fehlproduktion lag. Während der Vorserienproduktion kam es zu gelegentlichen Verbrennungen an den Verkleidungsteilen. Grund waren zu hohe Temperatureinstellungen bzw. ein zu niedriges Temperaturprofil, das zu Faltenbildungen führte. Eine konstante Temperaturüberwachung zum Einstellen und Nachregeln der Strahler stellte hier die größte Herausforderung für den Prozess dar. „Der anfängliche Einsatz eines Pyrometers auf jeder Seite erwies sich als ineffizient, da die Temperaturen über den ganzen Materialzuschnitt zu sehr schwankten. Die Überlegung, mehrere Pyrometer in einer Linie Ein renommierter Automobilhersteller beauftragt HBW-Gubesch seit Jahren mit der Produktion von Leichtbauabdeckungen (Automotive Exterieur). Die für den Tiefeinzusetzen, wurde ebenfalls in Betracht gezogen. Aber auch hier war es schwierig, eine genaue Durchschnittstemperatur zu ermitteln“, so die HBW-Gubesch-Entwickler. Die perfekte Lösung lieferte schließlich die optris PI Wärmebildkamera. Durch ihre flächendeckende Temperaturmessung über einen Großteil der Faserverbundplatte können sowohl einzelne Werte, wie Cold Spots und Hot Spots, als auch Durchschnittswerte und Temperaturprofile über die Fläche angezeigt werden. Flächendeckende Temperaturmessung Der Einbau von jeweils einer Optris PI Wärmebildkamera mit einer 64° Weitwinkeloptik erfolgt in der Ober- und Unterheizung des Starterfeldes. Um eine Fläche von 400 × 300 mm der Faserverbundplatten abzudecken, wurden die Kameras mit einem Abstand von 300 bzw. 350 mm montiert. Durch die Nähe zur Heizanlage kommt es an der Vorderseite der Kamera zu Umgebungstemperaturen von bis zu 350 °C. Um dieser hohen Temperatur standzuhalten, wurde die Wärmebildkameras in einem Kühlgehäuse mit Wasserkühlung – dem CoolingJacket – untergebracht. Zudem erfolgte die Montage eines entkoppelten Bleches vor jedem Gehäuse (Reflektion von Wärmestrahlung). Somit konnte eine konstante Umgebungstemperatur der Wärmebildkameras von 35 - 40 °C gewährleistet werden. Um sicherzustellen, dass die maximale Umgebungstemperatur der Optris PI von 50 °C nicht überschritten wird, erfolgt die Kontrolle der Innentemperatur der Kameras in der Software optris PI Connect. Dipl.-Ing. Andreas Theilacker ist Applikationsingenieur Bereich Bayern/Österreich bei dem Unternehmen Optris GmbH in Berlin 64 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2015

Datenauswertung durch selbst programmierte Software Die Auswertung der Temperaturdaten erfolgt über die optris PI Connect Software. Sie stellt für die Anwender eine umfangreiche IR-Kamerasoftware dar, welche Temperaturen analysiert und dokumentiert sowie Prozesse automatisch kontrolliert. Die Software gewährleistet Video- und Schnappschuss-Aufnahmen mit bis zu 120 Hz und verfügt über einen hohen Individualisierungsgrad zur Erfüllung aller kundenspezifischen Bedürfnisse. Bei HBW-Gubesch wird die Datenweitergabe über eine COM-Port-Schnittstelle an eine selbst entwickelte Bedieneroberfläche realisiert. Die von der Firma Novo.design (Neustadt/Aisch) entwickelte Software sucht in definierten Zeitabständen nach neuen Snapshots der beiden Kameras. Gleichzeitig werden die Temperaturwerte beider Kameras ausgelesen und zwischengespeichert. Die wichtigsten Informationen sind in einem Temperaturdiagramm dargestellt. Durch eine im Vorfeld definierte Temperaturober- oder untergrenze erfolgt eine rechtzeitige Alarmierung, wenn das Temperaturfenster unter- bzw. überschritten wird. Optimale Zykluszeiten, reduzierte Ausschussmenge Ein klarer Vorteil des Einsatzes der Wärmebildkamera bei HBW-Gubesch ist die Optimierung der Serienproduktion durch eine zuverlässige Temperaturüberwachung zum Einstellen und Nachregeln der Heizstrahler. Somit kommt es beim Herstellungsprozess zu optimierten Zykluszeiten aufgrund einer maximal möglichen Heizleistung. Dadurch werden Ausbringungsmenge und Produktivität maximiert. Der größte Vorteil für die Firma ist jedoch die Sicherstellung einer hohen Qualität. Durch die optimale Heiztemperatureinstellung kann diesbezüglich den enormen Anforderungen der Kunden entsprochen werden. Dies hat eine Stärkung der Geschäftsbeziehung sowie eine Erhöhung des Auftragsvolumens zur Folge. Entscheidende Kriterien Als eines der führenden Unternehmen auf dem Gebiet der berührungslosen Temperaturmessung mit Infrarot-Messgeräten bietet Optris nicht nur industriell einsetzbare Wärmebildkamera-Lösungen, sondern auch wichtige Komponenten wie Kühlgehäuse oder die einfache Integration über die USB-Schnittstelle an die Anlagen. Die lizenzfreie, umfangreiche Kamerasoftware zur Wärmebildanalyse und die freie Nutzung der Softwareschnittstellen (COM- Port, DLL) zur Weitergabe relevanter Daten an die Anwendersoftware haben zusätzlich zur Entscheidung für die Anwendung der Wärmebildkamera Optris PI beigetragen. www.optris.de 01 Die Produktion der Automotive Exterieur Teile erfolgt bei HBW-Gubesch mit so genannten Tiefziehanlagen 02 Das Schutzgehäuse der Wärmebild- Kameras ermöglicht Einsatz bei Umgebungstemperaturen von bis zu 315 °C 03 Die Datenübertragung zur Wärmebildanalyse erfolgt über die OM-Port- Schnittstelle IMPRESSUM erscheint 2015 im 28. Jahrgang, ISSN: 2194-1157 Redaktion Chefredakteur: Dipl.-Ing. (FH) Dirk Schaar Tel.: 06131/992-345, E-Mail: d.schaar@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redaktion: Dipl.-Ing. (FH) Nicole Steinicke, Tel.: 06131/992-350, E-Mail: n.steinicke@vfmz.de Alexandra Pisek M.A., E-Mail: a.pisek@vfmz.de Redaktionsassistenz: Ulla Winter, Tel.: 06131/992-347, E-Mail: u.winter@vfmz.de, Eva Helmstetter, Gisela Kettenbach, Monika Schäfer (Redaktionsadresse siehe Verlag) Grafik und Layout Sonja Schirmer, Doris Buchenau, Anette Fröder, Conny Grothe, Melanie Lerch, Mario Wüst Chef vom Dienst Dipl.-Ing. (FH) Winfried Bauer Anzeigen Oliver Jennen, Tel.: 06131/992-262, E-Mail: o.jennen@vfmz.de Helge Rohmund, Anzeigenverwaltung Tel.: 06131/992-252, E-Mail: h.rohmund@vfmz.de Anzeigenpreisliste Nr. 27: gültig ab 1. Oktober 2014 www.vereinigte-fachverlage.info Leserservice vertriebsunion meynen GmbH & Co. KG, Große Hub 10, 65344 Eltville, Tel.: 06123/9238-266 Bitte teilen Sie uns Anschriften- und sonstige Änderungen Ihrer Bezugsdaten schriftlich mit (Fax: 06123/9238-267, E-Mail: vfv@vertriebsunion.de). Lieferbedingungen: Einzelheftpreis: € 12,50 (zzgl. Versandkosten) Jahresabonnement: Inland: € 62,- (inkl. Versandkosten) Ausland: € 68,- (inkl. Versandkosten) Abonnements verlängern sich automatisch um ein weiteres Jahr, wenn sie nicht spätestens vier Wochen vor Ablauf des Bezugsjahres schriftlich gekündigt werden. Verlag Vereinigte Fachverlage GmbH Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz Postfach 100465, 55135 Mainz Tel.: 06131/992-0, Fax: 06131/992-100 E-Mail: info@engineering-news.net, www.engineering-news.net Ein Unternehmen der Cahensly Medien Handelsregister-Nr. 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