Auf der Jagd nach der verborgenen Vibration

Dr. Heinrich Steger und Dr. Arno Maurer, Produktmanagement Geschäftsbereich Lasermesssysteme, Polytec Gmbh, Waldbronn

Die Optimierung von Schwingverhalten und Akustik ist in vielen Bereichen zu einem sehr wichtigen Ziel der Produktentwicklung geworden, da die dynamischen und akustischen Eigenschaften von Produkten zu den wesentlichen Qualitätsmerkmalen zählen. Die wachsende Bedeutung der Thematik spiegelt sich in einem kontinuierlich gestiegenen Bedarf an Analysewerkzeugen und anspruchsvoller Schwingungsmesstechnik wider. In den letzten Jahren hat sich für die experimentelle Schwingungsanalyse die berührungslose optische Messtechnik mit Laser-Doppler-Vibrometern für viele Anwendungen durchgesetzt. Gründe hierfür sind die hohe Produktivität und Genauigkeit des Verfahrens, die Anwendbarkeit auf schwierigste Messaufgaben wie glühende, komplexe oder mikroskopische Strukturen, sowie die einfache Handhabung. Die Polytec GmbH bietet als Markt- und Technologieführer auf diesem Gebiet aus einer umfangreiche Produktpalette von Laservibrometern für viele Aufgabenstellungen eine optimale Lösung an.

Neben den Vibrometrie-Produkten offeriert die Polytec GmbH ein breites Dienstleistungsspektrum rund um die berührungslose optische Schwingungsmesstechnik. Dieses umfasst Beratungsdienstleistungen, Schulungen, Seminare, Systemvermietungen sowie Auftragsmessungen.

Diese Leistungen erbringt bei Polytec ein erfahrenes Team von Applikationsingenieuren und Produktspezialisten.

Ein weiteres Expertenteam, PNA Polytec Noise Analysis, ist auf die Entwicklung von Vibrometer-Anwendungen und deren Integration in die Produktionsüberwachung und Fertigungsendkontrolle spezialisiert. Die objektive akustische Güteprüfung baut auf spezieller Sensorik, Hard- und Software von Polytec auf. Die PNA-Ingenieure betreuen die gesamte Projektabwicklung von der ersten Machbarkeitsstudie bis hin zur Systemimplementierung in der Fertigungsumge-bung.

Schwingungstechnische Fragestellungen sind individuell sehr unterschiedlich. Die Applikations-Ingenierure von Polytec führen deshalb bereits im Vorfeld des Produkteinsatzes gemeinsam mit dem Auftraggeber eine detaillierte Aufgabenanalyse durch. Das Expertenwissen des Kunden über seine konkrete Aufgabenstellung in Kombination mit dem Messtechnik-Know How der Polytec Spezialisten garantiert eine optimale Lösung.

Zeitlich begrenzte Messaufgaben können komplett vor Ort beim Auftraggeber oder im Polytec Labor durchgeführt werden. Polytec stellt alle dazu erforderlichen Ressourcen (Know-How, Hardware, Software) zur Verfügung. Der Kunde liefert die Aufgabenstellung – Polytec liefert die Messergebnisse!

Solche orientierenden Schwingungsmessungen sind an vielen Punkten des Produktlebenszyklus sinnvoll. Sie erlauben dem Kunden auf eine sehr wirtschaftliche Weise, die relevanten Produkteigenschaften während der Entwicklung zu korrigieren, den Fertigungsprozess zu optimieren oder auch eine geeignete Qualitätsprüfung für die Serienteile zu finden. Schwingungsprüfungen im Rahmen von Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen, etwa an Bauwerken oder Schienenfahrzeugen, lassen sich ebenfalls mit der Vibrometrie realisieren.

Auftragsmessungen zur Unterstützung der Produktentwicklung wurden beispielsweise für die Firma Pfeiffer, einen Hersteller von Dosiersystemen, durchgeführt. Die Applikationsingenieure von Polytec untersuchten verschiedene Ausführungen eines Mikrozerstäubers auf Piezo-Basis mit einem Polytec Scanning Vibrometer (PSV) auf ihre Schwingformen hin, um eine für den vorgesehenen Zweck optimale Schwingfrequenz des Piezoelements zu finden (Bild 1). Die Methodik erwies sich als so erfolgreich, dass Pfeiffer inzwischen ein eigenes PSV-System angeschafft hat.

Wie Vibrometermessungen die Qualitätskontrolle unterstützen können, zeigt anschaulich ein Beispiel aus dem Musikbereich. Klarinettenblättchen sind die primären Erzeuger der akustischen Schwingungen in einer Klarinette. Von ihren Eigenschaften hängen ganz entscheidend der Klang und der dynamische Bereich des damit erzeugten Tons ab. Messungen mit dem PSV Scanning Vibrometer erlauben eine präzise Darstellung der Schwingeigenschaften und der Auslenkung der Blättchen im Betriebszustand (Bild 2), ohne das Objekt zu berühren. Die Ingenieure von Polytec Noise Analysis (PNA) untersuchen nun, wie dieses Verfahren auf eine schnelle und effiziente Einpunkt-Messung reduziert werden kann, um die bisher angewandte, weit weniger aussagekräftige statisch-mechanische Prüfmethode ersetzen zu können.

Die Vielseitigkeit der laservibrometrischen Messungen zeigt sich am Beispiel eines Verfahrens zur 100 %-Qualitätskontrolle für Glühlampen im Automobilbereich. Die Glühlampen sind während des Betriebs sehr starken Erschütterungen ausgesetzt. Mit einem CLV Compact Laser Vibrometer können durch den Glaskolben direkt die Schwingeigenschaften der filigranen Glühwendel gemessen werden (Bild 3). Nach einer Anlernphase entscheidet das System selbständig, ob die untersuchte Lampe in Ordnung oder fehlerhaft ist. Selbst eine Messung im Betrieb auf der weißglühenden Drahtoberfläche ist mit der Laservibrometrie möglich. Viele namhafte Hersteller von Automobilen und Automobilzubehör, von Haushaltsgeräten, Informationstechnik und anderen Produkten wurden durch die Erfolge solcher Auftragsmessungen motiviert, Polytec Schwingungsmesstechnik bei der Entwicklung und Fertigungsendkontrolle systematisch einzusetzen.

Für Kunden, die nur gelegentlich Bedarf an Schwingungsmessungen haben, diese aber in eigener Regie durchführen wollen, werden die Polytec Systeme auch auf Mietbasis zur Verfügung gestellt.

Polytec liefert hierbei die vollständige Hard- und Software, inklusive Einweisung, und steht dem Anwender mit seinem Know How beratend zur Verfügung.

Die Polytec GmbH produziert weltweit führende High-Tech Lösungen für Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie, Mikrosystemtechnik, Schienenfahrzeugtechnik, Stahlindustrie, Maschinenbau und die wissenschaftliche Forschung. Polytec genießt in der Fachwelt einen hervorragenden Ruf für seine laserbasierten Vibrometer und Velocimeter zur berührungslosen Messung von Schwingung, Geschwindigkeit und Länge. Die global agierende Vertriebsorganisation ist mit eigenen Niederlassungen in Deutschland, England und Frankreich, den Vereinigten Staaten von Amerika und Japan sowie durch Repräsentanten in zahlreichen weiteren Ländern der Erde vertreten.

QE 552