Nokra fertigt Lasermesssysteme für die berührungsfreie Erfassung geometrischer Merkmale im
Produktionsprozess. Da das Messgut sehr hohe Temperaturen aufweisen kann, ist ein effektives ­Wärmemanagement der Systeme notwendig. Diese Aufgabe übernehmen flache Flüssigkeitskühlkörper.

Bei der Produktion von Windschutzscheiben verlässt das Glas den Schwerkraftbiegeofen mit einer Temperatur von bis zu 400 °C. Der Biegeprozess ist ein zentraler Vorgang im Herstellungsverfahren der Scheiben: Hier kommt es auf absolute Genauigkeit an. Schon geringe Abweichungen in der Geometrie können dazu führen, dass die Wischerblätter die Scheibe nicht mehr optimal reinigen können und schneller verschleißen. Oder dass sich in die Scheibe integrierte Sensorhalteplatten, Dichtungslippen oder Unterrahmen ablösen beziehungsweise undicht werden.

Damit das nicht passiert und die Windschutzscheiben exakt den Vorgaben der PKW-Hersteller entsprechen, finden stichprobenartig manuelle Qualitätskontrollen während der Fertigung sowie intensivere Prüfungen am Ende des Fertigungsprozesses statt. Dann haben mangelhafte Scheiben allerdings bereits das gesamte Produktionsverfahren durchlaufen und somit unnötige Kosten verursacht. Das Unternehmen Nokra Optische Prüftechnik und Automation hat deshalb eine laserbasierte Glasmessanlage entwickelt, die direkt hinter dem Biegeofen platziert wird und die Scheiben schon zu diesem frühen Zeitpunkt automatisch und berührungsfrei prüft – ohne, dass die Scheiben dafür ausgeschleust werden müssen. Scheiben mit Qualitätsmängeln können mit der Alpha.glass-Glasmessanlage sofort erkannt und umgehend aus dem Fertigungsprozess entfernt werden. Zudem versetzt die schnelle und automatische Messung des Systems das Personal in die Lage, den Biegeofen bei einer Häufung von Mängeln nachzuregeln und so weiteren Ausschuss zu verhindern.

Laser-Triangulation ermöglicht Inline-Messung

Neben der Glasmessanlage fertigt Nokra auch Systeme zur Messung von Abstand, Dicke, Profil und Form von Bändern, Blechen, Schmiedeteilen oder montierten Komponenten wie zum Beispiel Nockenwellen oder Achsträger. Zu den Kunden zählen Automobilhersteller, Anlagenbauer, Glashersteller sowie Stahl- und Aluminiumproduzenten weltweit. „Durch die automatische Rückkopplung der Messwerte in den Fertigungsprozess können unsere Kunden ihre Produktivität deutlich steigern“, berichtet Geschäftsführer Günter Lauven. Alle Messsysteme basieren auf dem Prinzip der Laser-Triangulation, das Nokra seit 1991 für die Inline-Prüfung geometrischer Größen in industriellen Anwendungen einsetzt. Das Verfahren ermöglicht die schnelle, genaue und berührungsfreie Bestimmung des Abstands eines Objektes von einer Referenzebene.

Wärme effektiv ableiten

Für die optimale Funktion der Nokra-Sensoren ist ein effektives Wärmemanagement erforderlich. Zum einen sind einige Messgüter – wie zum Beispiel Glas – sehr heiß. Diese Wärme muss zügig von den Sensoren abgeführt werden, um die empfindliche Elektronik nicht zu beeinträchtigen. Zum anderen arbeiten die Systeme teilweise bei Umgebungstemperaturen von mehr als 50 °C.

Auf der Suche nach einem Kühlkörper-Lieferanten stießen Konstrukteur Michael Schreiber und seine Kollegen auf die CTX Thermal Solutions. Das Unternehmen aus dem nordrhein-westfälischen Nettetal hat sich auf anwendungs- und projektspezifische Kühllösungen spezialisiert. CTX liefert ein breites Portfolio an Kühllösungen – darunter auch Flüssigkeitskühlkörper. Sie eignen sich für den Einsatz in den Messsystemen von Nokra, da sie Wärme wesentlich effektiver ableiten als lüftergestützte Kühllösungen. „Die Flüssigkeitskühlkörper von CTX besitzen eine Höhe von maximal 15 mm und liegen eng an unseren Sensoren an“, erklärt Konstrukteur Michael Schreiber. „So wird die Wärme schnell und effizient von den Sensoren abgeführt. Das ist für eine optimale Funktionsweise der Messsysteme unerlässlich.“

Wasser als Kühlmedium

Nokra verbaut die Flüssigkeitskühlkörper von CTX seit 2017 in seinen Messgeräten. Sie führen – abhängig von der Umgebungstemperatur – Verlustleistungen zwischen 10 W und 100 W ab. Die Kühlkreisläufe der Flüssigkeitskühlkörper können je nach gewünschter Wärmeabfuhrleistung mit Fluiden wie Wasser, Öl, Glycol oder auch mit Gasen gefüllt werden. Bei Nokra entschied man sich für Wasser als Kühlmedium, da es die höchste spezifische Wärmekapazität aller Fluide hat und somit die an den Sensoren entstehende Wärme am effektivsten ableitet. Zudem kommen Flüssigkeitskühlkörper mit einer sehr geringen Übertragungsfläche aus und sind deshalb kompakt. Sie fügen sich somit in die engen Bauräume der Mess- und Prüfsysteme ein.

Kühlkörper nach Maß

CTX produziert die Flüssigkeitskühlkörper exakt nach den Zeichnungen von Nokra, sodass sie optimal an die Sensorik der Messsysteme angepasst sind. Die Kühlplatten werden je nach Sensor und Messgerät entweder gefräst oder reibrührgeschweißt. Durch das Reibrührschweißen entsteht eine absolut dichte Verbindung zwischen der Ober- und der Unterplatte des Kühlkörpers, sodass eine optimale Wärmeleitfähigkeit gegeben ist. Die Fertigungstechnik bietet zudem maximale Flexibilität bei der Gestaltung des Kühlkreislaufes, die weder durch minimale Biegeradien noch durch vorspezifizierte Innendurchmesser von Rohren eingeschränkt wird. Das Reibrührschweißen ermöglicht also die passgenaue Auslegung einer projektspezifischen Kühlung auf die jeweilige Anwendung.

Nokra hat neben der Leistungsfähigkeit der CTX-Kühlkörper auch die kostengünstige individuelle Anpassung der Kühlsysteme schon bei relativ kleinen Stückzahlen und die kurzen Lieferzeiten überzeugt. „CTX hat einen reibrührgeschweißten Sonderkühlkörper innerhalb von sechs Wochen geliefert – bei einem anderen Lieferanten hätte es doppelt so lange gedauert“, so Nokra-Konstrukteur Michael Schreiber.

Autor
Arthur Brinkmann, Teamleiter Vertrieb, CTX Thermal Solutions