Inline-Qualitätsüberwachung extrudierter Schäume

Das Kunststoff-Zentrum (SKZ) entwickelt zusammen mit dem Forschungszentrum Ultraschall (FZ-U) in einem aktuellen Forschungsprojekt eine kontaktlose, zerstörungsfreie sowie inlinefähige Qualitätsüberwachung für die Extrusion von Polymerschäumen auf Basis der Luftultraschall-Technologie. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Bestimmung der Rohdichte von Schäumen zuverlässig möglich ist.

Polymerschäume finden als Leichtbauwerkstoff und Dämmmaterial in vielen Bereichen Anwendung. Im Leichtbau kommen sie als Kern in Sandwichstrukturen im Automobil-, Maritim-, Luft- und Raumfahrtbereich zum Einsatz. Durch den wachsenden Bedarf zusammen mit steigenden Anforderungen und Neuentwicklungen, wie beispielsweise nanozelluläre Schäume, wird eine zuverlässige Qualitätsüberwachung immer wichtiger. Inline-Messverfahren bieten dafür die idealen Voraussetzungen, da während der Produktion die Materialparameter überwacht und gegebenenfalls sehr schnell angepasst werden können.

Erste Ergebnisse zeigen, dass die Rohdichte direkt mit der gemessenen Schallamplitude korreliert. Die Messungen wurden mit einer Transmissionsanordnung durchgeführt, bei der sich Sender und Empfänger auf jeweils einer Seite des Schaumes befinden und der Schall durch den Schaum geleitet wird. Um die Rohdichte eines unbekannten Schaumes zu ermitteln, werden zunächst Referenzmessungen an Schäumen des gleichen Typs mit unterschiedlichen bekannten Rohdichten durchgeführt. Über diese Referenz wird dann die Rohdichte des unbekannten Schaums ermittelt. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung bei der Extrusion. Abweichungen können direkt zu einer Anpassung des Herstellungsprozesses genutzt werden.

Die Messtechnik wurde bisher erfolgreich an Schäumen aus Polyethylen (PE) sowie Polyurethan (PUR) getestet und wird im Projektverlauf auf weitere Materialsysteme übertragen. Außerdem untersucht das SKZ zusammen mit dem FZ-U, ob die Messtechnik von der Transmissions- auf die einseitige Reemissionsanordnung übertragen werden kann. Dadurch werden die Messungen von der Dicke des Schaumes unabhängiger.

Das SKZ ruft interessierte Unternehmen auf, die Eignung des neuen Verfahrens mithilfe zur Verfügung gestellter Bauteile kostenneutral am SKZ testen zu lassen. Ansprechpartner ist Luis Wachter.

Bild oben: Transmissionsanordnung zur Messung von Luftultraschallsignalen mit dem gemessenen Schaum in der Mitte und den Ultraschallwandlern oben und unten (links) und schematischer Zusammenhang zwischen der Schallamplitude und der Rohdichte von Schäumen (rechts). (Quelle: SKZ)


Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung, Springer Professional

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