Anwendungsberichte

Beim Autobauer FIAT sorgen FLIR-Wärmebildkameras für gleich bleibende Qualität

Autos müssen leicht sein, damit sie wenig Kraftstoff verbrauchen, und zugleich auch stabil. Um diese beiden Ziele zu erreichen, bestehen moderne Karosserieteile aus einer Metallschicht und einer darunter liegenden Trägerstruktur. Diese beiden Schichten werden mittels Induktion miteinander verklebt.

Das ist jedoch eine knifflige Angelegenheit. Denn die Temperatur muss ganz exakt eingehalten werden, damit die Verbindung einwandfrei hergestellt wird. Um eine optimale Verklebung sicherzustellen, hat FIAT damit begonnen, FLIR-Wärmebildkameras einzusetzen, die schon während des Prozesses automatisch Rückmeldung über dessen Verlauf geben sollen.

Zum Schutz von Fahrer und Fußgänger ist die Nachgiebigkeit der äußeren Karosserieteile durch strenge Sicherheitsanforderungen geregelt. Das von der Automobilindustrie derzeit favorisierte Verfahren, um diese Anforderungen zu erfüllen, ist eine Kombination aus Leichtmetalloberfläche und Klebung mit chemischen Komponenten, so dass die Motorhaube Stabilität an den Ecken erhält und in der Mitte flexibel bleibt. Das verleiht der Kraftfahrzeugstruktur insgesamt die nötige Steifigkeit, wobei die äußeren Teile nachgiebig bleiben, um im Falle eines Unfalls das Verletzungsrisiko für Fußgänger zu senken.


Jedes grüne Rechteck in diesem Wärmebild steht für einen Messpunkt, in diesem Fall 19 an der Zahl. Der Anwender kann so viele Messpunkte festlegen, wie er braucht.

Das Verfahren, bei dem diese beiden Elemente miteinander verbunden werden, wird "Bonden" genannt. Um Kunststoff und Metall miteinander zu verbinden, muss die Temperatur des Klebstoffs zwischen 150 bis 180 °C liegen. Moderne Automobilhersteller nutzen die so genannte elektromagnetische Induktion, um die erforderliche Temperatur zu erreichen. Mithilfe eines Elektromagneten werden in einem leitfähigen Gegenstand, in diesem Fall in der Metallschicht, so genannte "Wirbelströme" erzeugt. Durch den Widerstand des Metalls entsteht Wärme.

Erwärmung auf 180 °C in Sekundenschnelle

Durch die Wärmeleitung erreicht die Metallschicht des Bauteils in wenigen Sekunden die erforderliche Temperatur. Infolge der Erwärmung der Metalloberfläche erreicht auch das Klebematerial die für die Vorpolymerisierung erforderliche Temperatur, wobei es von einem gelierten in einen festen Zustand übergeht; im Verlauf dieses Prozesses verbindet sich der Klebstoff mit der Metallschicht.

Dieser Prozess dauert unterschiedlich lang, je nachdem welcher Klebstoff zum Einsatz kommt und wie viele Verbindungen zu kleben sind. In der Regel vergehen vom Beginn bis zum Ende 40 bis 45 Sekunden.

Aber genau wie bei allen anderen Arbeitsprozessen kann auch dabei etwas schief gehen. Wenn aus irgendeinem Grund an einer oder mehreren Klebestellen die Temperatur außerhalb des erforderlichen Bereichs liegt, an dem die Adhäsivkraft einwandfrei wirkt - sei es dass sie zu hoch oder zu niedrig ist -, führt dies zu Schwachstellen bei dem fertiggestellten Karosserieteil.

Qualitätskontrollen mit der A-Serie prüfen auf einwandfreie Klebeverbindungen
FIAT suchte eine Methode, mit der sich die Klebung noch während des Fertigungsprozesses überprüfen ließ. Das in Italien ansässige Unternehmen Inprotec konnte mit der FLIR A615 Wärmebildkamera genau das bieten.


Dieses Wärmebild zeigt, wie die Erwärmung mittels Induktion funktioniert. Metallteile erwärmen sich in wenigen Sekunden von Raumtemperatur auf 180 °C.		Die Techniker von Inprotec integrierten die Wärmebildkamera in eine solide Schutzhülle. Der Abstand von den zu messenden Karosserieteilen beträgt 4 Meter, damit sich der Arm des Industrieroboters beim Aufnehmen und Ablegen der Komponenten frei bewegen kann.

Inprotec wurde 1992 in Mailand als Vertriebshändler von Hightech-Geräten für Sicherheitsanwendungen in der Industrie gegründet. Schon bald erkannten die Experten von Inprotec das Potential der Wärmebildtechnik und wurden offizieller FLIR-Vertriebspartner. Mittlerweile unterhält die Inprotec Gruppe neben Mailand auch Niederlassungen in Rom, auf Sizilien und sogar in Algerien.

Automatischer Alarm bei fehlerhafter Klebung

Die zuverlässige und exakte FLIR A615 Wärmebildkamera spürt Temperaturunterschiede von nur 0,05 °C auf und erzeugt Wärmebilder mit 640 x 480 Pixeln Auflösung. Wenn bei der mittels Induktion hervorgerufenen Erwärmung nicht die richtige Temperatur erreicht wird, wird ein automatischer Alarm ausgelöst, um das Betriebspersonal darauf aufmerksam zu machen. Da bei falscher Temperatur die Verklebung nicht einwandfrei ist, muss das entsprechende Karosserieteil dann aussortiert werden.

Roberto Ricca, Vertriebsleiter der Wärmebildtechnik-Abteilung bei Inprotec, äußert sich überaus zufrieden über die Qualität der FLIR A615 Wärmebildkamera. "Sie liefert genau die detaillierten thermischen Daten, die wir für diese Art der Anwendung benötigen."

Software

Mithilfe des FLIR Software Development Kits entwickelte Inprotec die Schnittstelle für die Übertragung der während der Induktionserwärmung von der FLIR A615 aufgenommenen thermischen Daten. Für die Rückverfolgbarkeit der Qualität einer produzierten Motorhaube werden die Temperaturdaten auf einem Server gespeichert. Die Techniker von Inprotec integrierten die Wärmebildkamera in eine solide Schutzhülle und montierten einen Lüfter, damit ihre Optiken nicht durch Rauch verschmutzt werden. Der Abstand von den zu messenden Karosserieteilen beträgt 4 Meter, damit sich der Arm des Industrieroboters beim Aufnehmen und Ablegen der Komponenten frei bewegen kann. Über den anwenderfreundlichen Touchscreen kann das Personal der Anlage die Wärmebildkamera schnell steuern.

GigE-Ethernet-Anschluss

"Die vollständig radiometrische Videoaufnahme der Wärmebildkamera wird mittels GigE-Ethernet-Anschluss auf einen Computer übertragen", führt Roberto Ricca weiter aus. GigE Vision ist eine neue Norm für Kameraschnittstellen, die unter Verwendung des Gigabit-Ethernet-Kommunikationsprotokolls entwickelt wurde. Als erste Norm ermöglicht sie eine schnelle Bildübertragung über preisgünstige Standardkabel sogar bei großen Entfernungen. Mit GigE Vision können Hard- und Software von verschiedenen Herstellern nahtlos zusammenarbeiten.

Marco Simioli, Technischer Manager bei KGR, dem Hersteller des Induktionssystems, ist ganz begeistert von der FLIR A615 Wärmebildkamera. "Mithilfe des FLIR A615 Wärmebildsystems sind wir in der Lage, die Produktionslinie optimal zu betreiben. Ausgehend von den thermischen Daten können wir den Erwärmungsprozess analysieren und verbessern. Dank des Alarms kann das Personal die Karosserieteile, die nicht den Anforderungen entsprechen, aussortieren und die nötigen Maßnahmen ergreifen, damit die Produktionslinie einwandfrei läuft."

An zukünftige Bedürfnisse anpassbares System

Der Computer vergleicht die Temperaturdaten von 16 oder mehr Messpunkten mit zuvor festgelegten Parametern. Sind die erfassten Temperaturwerte zu hoch bzw. zu niedrig, wird ein Alarm abgesetzt. Roberto Ricca erläutert, dass der Nutzer relativ problemlos weitere Messpunkte hinzufügen kann. "Das ist eine wichtige Funktion. Da dieses System flexibel ist, lässt es sich auch an zukünftige Fahrzeugmodelle anpassen."

Laut Roberto Ricca steigt mit jedem neuen Fahrzeug die Zahl der Klebeverbindungen. "Darum wird ein zuverlässiger, kostengünstiger Qualitätstest zu einem immer wichtigeren Faktor bei der Sicherstellung von hoher Qualität und Produktionsdurchsatz. Die automatische Qualitätskontrolle mithilfe der FLIR A615 Wärmebildkamera macht das möglich."