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Wenn es scheint, glänzt und reflektiert

Mattierungsmittel in der optischen Fertigungsmesstechnik
Wenn es scheint, glänzt und reflektiert

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Da der Lidar-Scan durch transparente Flächen hindurchgeht, werden Scheiben und Scheinwerfer vor dem Scannen mit dem Scanning-Spray Blue besprüht. Bild: Aesub
Damit Oberflächen nicht glänzen oder reflektieren, werden sie vor dem Scannen mit speziellen Sprays mattiert. Nun sind neuartige Scan-Sprays verfügbar, bei denen sich die aufgetragene Schicht komplett verflüchtigt, sodass die bisher aufwendige und zeitintensive Bauteilreinigung nach dem Scannen entfällt.

In der optischen Messtechnik stellt die Beschaffenheit der Bauteiloberflächen oft eine große Herausforderung für die Scansysteme dar. Bei transparenten Flächen wird das Scanner-Licht nicht vom Bauteil reflektiert, sondern geht durch die Oberfläche hindurch. Somit kann die Struktur nicht erfasst werden. Reflektierende Oberflächen fokussieren den Lichtstrahl, anstatt ihn diffus zurückzustrahlen. Auch hierbei werden keine verwertbaren Daten geliefert. Ebenso ist die Oberflächenstruktur für den Messvorgang entscheidend. Hat das Messobjekt ausgeprägte Kerben oder Rillen, entstehen Reflexionen von den Wänden der Vertiefungen. Dadurch wird das Lichtmuster gestört. Die Störungen stellen sich im Scan als Artefakte oder fehlerhafte Daten dar.

Damit die Oberflächen nicht glänzen oder reflektieren, werden sie vor dem Scannen mit Scan-Sprays mattiert. Herkömmliche Sprays haben jedoch den Nachteil, dass die Bauteile und die Umgebung nach der Messung gereinigt werden müssen. Die in den Sprays enthaltenen Pigmente sind gesundheitsgefährdend und können auch empfindliche Bauteile so schädigen, dass sie nach der Reinigung nicht mehr verwendbar sind. Um den Reinigungsaufwand gering zu halten, werden die Objekte außerhalb des Fertigungsbereichs besprüht. Das ist aufwendig und kostet Zeit.

Aesub hat als Alternative Scan-Sprays entwickelt, bei denen sich die aufgetragene Schicht komplett selbstständig verflüchtigt, sodass die Bauteilreinigung nach dem Scannen entfällt. Eine Kontamination durch Ablagerung von Pigmenten auf dem Equipment und den sensiblen Arbeitsbereichen ist durch das Spray ausgeschlossen. Das gesundheitsgefährdende Titandioxid ist in den Sprays nicht enthalten. Im Gegensatz zu pigmenthaltigen Sprays ist die Beschichtung der Aesub-Sprays grifffest, was das Handling der mattierten Bauteile deutlich vereinfacht.

Mit diesen Sprays lassen sich die Bauteile direkt im Messbereich besprühen. Das spart Zeit und der gesamte Digitalisierungsprozess wird deutlich produktiver.

Mit Lidar-Scanner und Streifenlichtprojektor 

Die Aesub-Sprays Blue und Orange werden in Sprühdosen angeboten und unterscheiden sich unter anderem in der Sublimationszeit, also der Zeit, in der sich das Spray wieder verflüchtigt. Green ist eine Gebindelösung, die mit einer Sprühpistole oder einem Sprühroboter aufgetragen wird und sich besonders für großflächige Teile und automatisierte Scans eignet.

Genutzt werden die Scanning-Sprays vom Braunschweiger Messdienstleister A3DS, der auf optische Messungen spezialisiert ist. Er misst unterschiedlich große Bauteile automatisiert und berührungslos. Um einen Pkw der Marke Smart zu messen, haben die Messtechniker von A3DS zwei unterschiedliche Verfahren angewendet. Als erstes wurde mit einem Lidar-Scanner ein 3D Modell des Fahrzeugs erstellt, das für die anschließende Digitalisierung benötigt wird. Zusätzlich diente die Geometrie als Kollisionskörper in der Scanbox.

Da der Lichtstrahl beim Lidar-Scan durch transparente Oberflächen hindurchgeht, wurden die Scheiben und Scheinwerferglas des Smart mit dem selbstverflüchtigendem Scan-Spray Blue eingesprüht. Die Schichtdicke liegt je nach Auftragungsform zwischen 8 und 15 μm. Nachdem Blue auf die Pkw-Teile aufgetragen wurde, waren sie für etwa eine Stunde vollständig scanbar. Die vollständige Sublimation des Sprays erfolgt in weniger als vier Stunden. Durch Aufsprühen mehrerer Schichten wird die Dauer der Sublimation deutlich verlängert. Beeinflusst wird die Sublimationszeit außerdem durch Faktoren wie Temperatur (Föhn), Luftzirkulation (Ventilator) und Bauteilstruktur.

Nachdem die digitale Geometrie aus dem Lidar-Scan vorlag, wurde der Smart in einer Scanbox von Gom positioniert und die Scan-Routinen anhand der gewonnenen Daten ausgerichtet. Die Messung erfolgte vollautomatisiert. Auch in der Scanbox sind transparente Oberflächen ohne Behandlung nicht scanbar. Deshalb wurde der Pkw erneut mit einem flüchtigen Mattierungsmittel von Aesub eingesprüht. Aufgrund der Bauteilgröße kam das Spray Green zum Einsatz. Es wurde mit einer Sprühpistole aufgetragen, so dass die transparenten und glänzenden Oberflächen innerhalb weniger Minuten vollflächig mit einer weißen, homogenen Schicht benetzt waren.

„Am nächsten Tag ist alles wieder sauber“

Green wurde auf eine minimale Schichtdicke optimiert. Diese liegt beim Auftragen mit einer Sprühpistole zwischen 10 und 20 μm. Mit 2 l Green kann eine Fläche von 10 bis 15 m2 abgedeckt werden. „Green hat den Vorteil, dass es lange auf dem Bauteil bleibt und wir somit genügend Zeit haben, Messpunkte aufzukleben. Somit muss während der Messung nicht noch einmal gesprüht werden“, sagt A3DS-Geschäftsführer David Skuratowicz. Nach dem vollautomatisierten Scan wurde der Smart wieder aus der Scanbox gehoben. Das Scan-Spray verflüchtigte sich innerhalb weniger Stunden selbstständig, ohne dass eine Nachreinigung notwendig war. „Es ist wie Magie“, freut sich Skuratowicz. „Am nächsten Tag kommt man wieder und alles ist sauber.“

Aesub
Scanningspray Vertriebs GmbH
Johann-Strauss-Str. 13
45657 Recklinghausen
www.aesub.com


Friedrich Schlott
Geschäftsführer
Aesub
www.aesub.com


Webhinweis

Wie Lidar und strukturiertes Licht für 3D-Scans von Autos mit flüchtigem 3D-Scanningspray kombiniert werden, zeigt Aesub in diesem Video:

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