Nur mit zuverlässiger Temperaturmessung und -überwachung lässt sich gewährleisten, dass Fahrzeugteile den an sie gestellten hohen Sicherheits- und Qualitätsanforderungen entsprechen. Die dafür erforderlichen Geräte, wie Pyrometer, Wärmebildsysteme und Systeme zur Aufzeichnung von Temperaturverläufen, ermöglichen es Herstellern außerdem, ihre Produktivität und Ressourceneffizienz zu optimieren.

Infrarotsensorik-Lösungen erfüllen in der Automobilherstellung eine Bandbreite sehr unterschiedlicher Anforderungen: Punktpyrometer ermitteln die Temperatur eines bestimmten Segments der Oberfläche eines Messobjekts, Wärmebildkameras überwachen die komplette sichtbare Oberfläche, Zeilenscanner erstellen Wärmebilder von bewegten Teilen und breiten Objekten wie zum Beispiel vorgewärmten Stahlplatinen.

Temperaturmessung aus sicherer Entfernung

Durch berührungslose Sensorik kann das Messgut nicht verunreinigt oder in irgendeiner Weise beschädigt werden. Sowohl stationäre Objekte als auch bewegte Prozesse lassen sich mit Pyrometern überwachen. Sie können in sicherer Entfernung von der Hitzequelle platziert werden und halten daher auch langfristigem Dauerbetrieb in rauen Umgebungen und in Hochtemperaturanwendungen stand. Die Messstellen sind in der Regel auf automatischen Betrieb und minimale Wartung ausgelegt.

Wärmeüberwachung im Innern des Ofens

Manchmal ist die Betrachtung aus der Ferne nicht genug – stattdessen braucht es einen direkten Blick in den Ofen. Lackhärtung und das Reflow-Löten von Leiterplatten erfordern zum Beispiel spezifische Aufwärm- und Abkühlrampen. Folglich ist es nötig, die Temperatureinstellungen für die Ofenzonen sehr sorgfältig anzupassen. Andere, zeitintensive Wärmebehandlungsverfahren oder Fertigungsschritte mit hoher Wertschöpfung und sehr strikten Spezifikationen erfordern sofortiges Handeln, wenn kritische Schwellenwerte überschritten werden. Da Infrarotsensoren freie Sicht auf das Messgut benötigen, sind sie in Ofenanwendungen nur begrenzt einsetzbar. Konventionelle Temperaturfühler im Ofen wiederum messen die Lufttemperatur, geben aber über das Produkt selbst keinen Aufschluss. Nach langjährigem Gebrauch liefern sie zudem womöglich fehlerhafte Messwerte, sofern sie nicht regelmäßig neu kalibriert werden – oder sie fallen sogar vollständig aus.

Grundsätzlich ist es zwar möglich, ein Produkt an entscheidenden Stellen mit Thermoelementen zu versehen und die Kabel mit dem Produkt in den Ofen zu schicken. Auch diese Möglichkeit ist aber in bestimmten Anwendungen, zum Beispiel in langen Tunnelöfen oder Hubbalkenöfen, eher problematisch, da nachlaufende Kabel durchtrennt werden können. Als Lösung speziell für solche Szenarien entwickelt Fluke Process Instruments fortlaufend neue Temperaturüberwachungssysteme, bei denen der Datenlogger mit in den Ofen fährt und genaue Temperaturprofile aufzeichnet. Die Datapaq-Produktlinie enthält die umfassendste Auswahl an Hitzeschutzbehältern für praktisch jede Art industrieller Wärmebehandlung, sogar für kombinierte Ofen- und Abschreckprozesse. Sie haben eine überragende Isolierleistung, die ausreicht, um die Messelektronik bei Umgebungstemperaturen bis +1.370 °C über Stunden zuverlässig zu schützen. Die Daten können nach dem Messlauf auf einen PC heruntergeladen werden. Der Logger kann aber auch mit einem Funkmodul ausgerüstet werden, um dem Bedienpersonal die Daten für eine Echtzeitüberwachung zur Verfügung zu stellen.

Warmumformung von Strukturteilen

Bei der Herstellung leichter Fahrzeugsäulen, die heutige hohe Sicherheitsstandards erfüllen, werden Infrarot-Zeilenscanner eingesetzt, um eine korrekte Wärmebehandlung und 100-prozentige Qualitätskontrolle und Dokumentation aller verarbeiteten Säulen zu gewährleisten. Wenn die rotglühenden Stahlteile den Ofen verlassen, werden sie sofort von einem Feeder gegriffen und in die Presse gelegt. Dem Zeilenscanner steht nur ein 100 Millimeter breites Sichtfenster zur Verfügung, um die gesamte Oberfläche zu scannen und sie auf einheitliche Erhitzung zu prüfen. Das System scannt 150 Zeilen pro Sekunde. Die integrierte Software erstellt daraus Wärmebilder und erlaubt die Archivierung für alle Fahrzeugsäulen. Nach Warmumformung und Abschreckung wird die Säule aus der Presse entnommen und zwei Zeilenscanner erstellen Wärmebilder. Da sie aus verschiedenen Richtungen auf die Säule blicken, können sie alle Bereiche aufnehmen und auch an dieser Stelle im Prozess gewährleisten, dass die korrekte Temperaturverteilung erreicht wurde, die für die angestrebte hohe Zugfestigkeit erforderlich ist.

Druckgießen

Automatisierte Druckgusszellen werden mittels einer Wärmebildkamera des Typs Raytek ThermoView Pi20 und der Software Raytek DataTemp Pi überwacht. Die Kamera wird fest installiert und eignet sich für den Standalone-Betrieb, damit gewährleistet diese Lösung wiederholbare Messergebnisse. Dank Ethernet-Fähigkeit kann sie Wärmebilder zur Echtzeitüberwachung an einen PC übertragen. Die Software erlaubt die Programmierung von bis zu 64 Freiformbereichen, die beobachtet werden. Sie kann gleichzeitig verschiedene Bereiche und Oberflächen im Blick behalten. Es können für bis zu 192 Zustände (zum Beispiel Höchst- und Tiefsttemperatur, Verweildauer) Alarme konfiguriert werden. Optional ist eine Verknüpfung mit automatischer Abschaltung möglich. Dadurch lassen sich Ausschusskosten reduzieren und die Produktivität erhöhen.

Ofenvermessung

Der Datenlogger Datapaq TP3 wurde als ein flexibles Instrument zur Temperaturüberwachung in verschiedensten Wärmebehandlungsverfahren in der Automobilindustrie entwickelt. Er führt Gleichmäßigkeitsprüfungen (TUS) und Systemgenauigkeitsprüfungen (SAT) gemäß CQI-9 aus. Einsatzgebiete sind zum Beispiel die Herstellung von Motorblöcken, Zylinderköpfen, Fahrzeugrahmen und Fahrwerkkomponenten. Eine digitale Kalibrierurkunde im internen Speicher ermöglicht eine automatische Messwertkorrektur. Dies reduziert Bedienfehler und spart Zeit bei der Protokollierung. Mit bis zu 20 Messkanälen und einem riesigen Speicher für 3,6 Mio. Messwerte ermöglicht der Datenlogger detaillierte Temperaturprofile mit einer Genauigkeit von ±0,3 °C. Der Logger bietet vielfältige Anschlussmöglichkeiten, darunter Bluetooth, USB und Funkübertragung im laufenden Betrieb. Anwender können mit einem Logger bis zu zehn Messdurchgänge nacheinander ausführen, bevor sie die Daten über USB oder Bluetooth auf einen Computer herunterladen. Datapaq stellt außerdem eine bewährte Optimierungsfunktion zur Verfügung: Sie errechnet, wie sich Veränderungen von Parametern wie Ofentemperaturen und Fördergeschwindigkeiten auf die Produktqualität auswirken. Dadurch beschleunigen sich Prozesseinrichtung und Produktwechsel und verbessern sich die Gesamtproduktivität und Energieeffizienz.

Lackhärtung mit Erfolgskontrolle

Fluke Process Instruments bietet ein Temperaturüberwachungssystem an, das speziell für Lackierstraßen in der Automobilindustrie entwickelt wurde: Datapaq Oven Tracker XL2 kann in einem Durchlauf zeitsparend eine ganze Reihe von Prozessen überwachen, zum Beispiel die Trocknung und Härtung von KTL-Beschichtung, Füller, Decklack und Klarlack. Bis zu sechzehn Thermoelemente werden an ausgewählten Stellen der Karosserie positioniert, besonders dort, wo das Risiko einer Überhärtung besteht, zum Beispiel am Dach oder der Motorhaube, oder einer Unterhärtung wie an Säulen oder Schwellern. Rote und grüne LEDs am Logger-Gehäuse zeigen direkt beim Verlassen des Ofens an, ob die Wärmebehandlung erfolgreich war. Dadurch können Benutzer Probleme sehr früh erkennen und beheben, schon bevor sie die Daten herunterladen. Der Logger kann bis zu zehn Temperaturprofile speichern. Dies spart Zeit und Mühe bei gleichzeitig voller Transparenz für Qualitätssicherung und -dokumentation. Die Software enthält umfassende Prozessoptimierungs- und Analysefunktionen und ermöglicht die Protokollierung gemäß Qualicoat, QS9000, ISO9000, ISO9001 und CQI-12.

Kosten einsparen

Mit den richtigen Messinstrumenten und fortschrittlichen branchenspezifischen Software-Funktionen ermöglichen Temperaturmessungen erhebliche Kosteneinsparungen in der Fertigung: Sie erhöhen die Qualität, ermöglichen eine schnellere Einrichtung und Umrüstung, eine Steigerung des Durchsatzes, eine effizientere Energienutzung und reduzieren die Ausschussquote. Mit Protokollfunktionen gemäß branchenspezifischer Normen bieten sie sogar darüber hinaus noch einen zusätzlichen Mehrwert.