Ein Fluoreszenz-Laserscanner ermöglicht es, den Trennmittelauftrag in Druckgießprozessen zu messen. Die Messdaten schaffen die Basis für eine geregelte Applikation von Trennmitteln in Metall-Druckgießprozessen. Fraunhofer IPM stellt das Verfahren gemeinsam mit Forschungspartnern auf der Euroguss vor.
Beim Druckguss ist die optimale Applikation des Trennmittels entscheidend für die Qualität der Bauteile, deren Weiterverarbeitung und die Prozessstabilität. Zu wenig Trennmittel beeinträchtigt die Entformbarkeit, was zu Defekten am Bauteil, aber auch am Werkzeug führen kann. Zu viel Trennmittel ist nicht nur unwirtschaftlich, sondern verursacht auch unerwünschte Rückstände auf den Bauteilen. Ein innovatives Messverfahren liefert nun erstmals Daten, die für ein besseres Prozessverständnis sorgen und beim Einfahren neuer Gießprozesse unterstützen.
Ziel der Forschenden ist es, das System für eine echte Prozessregelung weiterzuentwickeln. Dabei werden die Messsignale in Echtzeit an ein Sprühsystem übertragen, sodass eine präzise Anpassung der Trennmittelmenge auf Basis des ortsaufgelösten Scans möglich wird.
Detailliertes Abbild der quantitativen Trennmittelbelegung
Ein Fluoreszenz-Laserscanner erfasst die Werkzeugoberfläche in jedem Druckgießzyklus. Dazu fährt der "F-Scanner" zusammen mit dem Sprühkopf zwischen die geöffneten Werkzeughälften. Ein UV-Laser scannt die Oberfläche der Werkzeuge in der Bewegung ab und regt die Autofluoreszenz der im Trennmittel enthaltenen organischen Komponenten an. Die Fluoreszenz wird spektral gefiltert und mit einer empfindlichen Detektionseinheit gemessen.
Das Ergebnis ist ein detailliertes Abbild der quantitativen Trennmittelbelegung. Hier gilt: Je stärker es leuchtet, desto mehr Trennmittel ist vorhanden. Die Messdaten liefern visuelle Unterstützung für den Gießer, um den Trennmittelauftrag gezielt einzustellen. Das kompakte, robuste System ist für die spezifischen Bedingungen in einer Druckgießanlage ausgelegt und wurde am Fraunhofer IPM im Rahmen des Forschungsprojekts InMoDie gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie als Demonstrator entwickelt.
Reinigungsprozess optimieren
Mit der Fluoreszenzmesstechnik lässt sich nicht nur der Trennmittelauftrag auf dem Werkzeug bestimmen; auch störende Rückstände aus Druckgießprozessen auf der Bauteiloberfläche lassen sich identifizieren. Solche Rückstände können weitere Verarbeitungsschritte wie beispielsweise das Beschichten, Kleben oder Lackieren der Bauteile beeinträchtigen. Mehrstufige energieintensive Reinigungsprozesse sind heute Standard, um sämtliche Rückstände zu entfernen. Aber nicht immer ist eine rückstandslose Oberfläche auch wirklich nötig. Fluoreszenz-Messungen von Restverschmutzungen in Kombination mit Qualitätsprüfungen können helfen, Reinigungsprozesse mit Blick auf die spezifischen Anforderungen von Folgeprozessen zu optimieren. Auch dies ist Gegenstand zukünftiger Forschungsarbeiten.
Fraunhofer IPM
Halle 4, Stand 233
Beitragsbild: Fraunhofer IPM