Prozessüberwachung für presshärtende Produktionslinien von AP&T.

Als der Metallhersteller AP&T eine automatisierte Lösung zur Überwachung der Wärmeverteilung beim Umformen und Pressen von Fahrzeugteilen benötigte, wandte er sich an Termisk Systemteknik. Die Antwort war eine berührungslose Temperaturüberwachungslösung mit Wärmebildkameras von Teledyne FLIR.

Das in Schweden ansässige Unternehmen AP&T liefert Produktionslösungen an Hersteller weltweit, unter anderem Automatisierungstechnik, Pressen, Öfen und Werkzeuge für die Herstellung von pressgehärteten Fahrzeugteilen für die Automobilindustrie.

Zum Formen robuster Karosseriebauteile verwenden Automobilhersteller leichtere Blechwerkstoffe wie Aluminium und dünneren Stahl. Beim Pressen ergeben diese Werkstoffe trotz ihrer Leichtigkeit einen dennoch stabilen Karosserierahmen, der die erforderlichen Sicherheitsstandards erfüllt, ohne das Fahrzeuggewicht und infolgedessen den Kraftstoffverbrauch unnötig zu erhöhen oder die Lebensdauer der Batterie zu verkürzen.

AP&T benötigte eine Lösung zur Messung und Überwachung der Blechwerkstoffe vor und nach dem Pressen. Vor dem Pressen muss eine gleichmäßige Verteilung der Ofenwärme gewährleistet sein, die Bleche müssen genau platziert werden und nach dem Abkühlen der Bleche im Presswerkzeug dürfen keine Hotspots zurückbleiben. 

Wird eine dieser drei Bedingungen nicht erfüllt, werden die erforderlichen mechanischen Eigenschaften der sicherheitsrelevanten Bauteile nicht erreicht. Dies führt zu Ausschuss, Materialverschwendung und zusätzlicher Fertigungszeit. Außerdem könnte das Presswerkzeug selbst beschädigt werden.

Das IPHA-System – Wärmebildtechnik für die berührungslose Temperaturüberwachung

Um Automobilherstellern durch die Vermeidung fehlerhaft gepresster Bauteile Zeit und Geld zu sparen, wandte sich AP&T an Termisk, einen schwedischen Systemintegrator für Wärmebildtechnik.

Termisk entwickelte ein berührungsloses Infrarot-Analysesystem für das Presshärten (Infrared Press Hardening Analysis, IPHA), mit dem die drei wichtigsten Faktoren für die Qualität der gepressten Bleche gemessen werden können: die Temperatur vor und nach dem Pressen sowie die Platzierung der Bleche in der Presse.

Mit Hilfe von an den Seiten der Pressen angebrachten Teledyne FLIR Wärmebildkameras misst das IPHA-System die Temperatur der Bleche. Dabei kommt je nach erforderlicher Bildqualität die Teledyne FLIR A70-Kamera mit Smart Sensor (ehemals A315) oder die Teledyne FLIR A615-Kamera zum Einsatz.

Präzise Messung der Wärmeverteilung auf umgeformten Blechen

Das IPHA-System verfügt über eine Teledyne FLIR Wärmebildkamera mit Weitwinkelobjektiven auf jeder Seite der Presse. Diese Anordnung stellt sicher, dass die Temperatur auf der gesamten Oberfläche des dreidimensional umgeformten Blechwerkstoffs genau gemessen wird.  

Der Prozess läuft automatisiert ab, d. h. sobald sich die Teile in der Presse befinden, erhält das IPHA-System von der Steuerung der Pressenlinie den Befehl, ein Bild aufzunehmen und es zu analysieren. Werden Positionierung und Temperatur für in Ordnung befunden, erhält die Pressenlinie das Signal zum Fortfahren. 

Auf ähnliche Weise werden dann Blechtemperatur und Wärmeverteilung nach dem Pressen und Abkühlen des Formteils gemessen und analysiert. Solange keine Probleme oder Alarme auftreten, erfordert der Prozess nur minimale Eingriffe durch einen Bediener.

Mit den hochauflösenden Wärmebildern lassen sich schnell und einfach Hotspots identifizieren und die Bereiche messen, in denen das Material nicht die richtigen Temperaturen erreicht hat.

Das System macht auch das Pressen und Wechseln von Werkzeugen schnell und einfach. Die Software ermöglicht Herstellern die Voreinstellung von Temperaturanalyseparametern für die verschiedenen verwendeten Presswerkzeuge. Dadurch kann das IPHA-System bei Umrüstungen schnell neu konfiguriert werden.

Präzise und flexible Wärmebildlösungen von Teledyne FLIR

Die A70-Wärmebild-Streaming-Kamera von Teledyne FLIR ist ideal für die erweiterte Zustandsüberwachung. In diesem Fall überwacht die Teledyne FLIR A70 mithilfe von berührungslosen Temperatursensoren die Temperatur und Wärmeverteilung auf Stahlblechen, sogar bei Teilen mit erhabenen Stellen.

Dank des großflächigen Überwachungsbereichs der A70-Kameras sind zwei Kameras – eine auf jeder Seite der Presse – vollkommen ausreichend, um die großen Stahlbleche zu überwachen. Die Kameras machen die Bediener auf eventuelle Probleme aufmerksam, damit diese sofort untersucht und behoben werden können, um Materialverschwendung und zusätzliche Produktionszeit zu vermeiden. 

Für Einsatzorte, die eine höhere Wärmebildqualität erfordern, ist die Teledyne FLIR A615-Kamera eine leistungsstarke Alternative zur A70 im IPHA-System. Die A615 bietet dieselbe berührungslose Temperaturmessung, hat aber eine höhere Genauigkeit und kann Temperaturunterschiede auch auf große Entfernung erkennen.

Termisk hat inzwischen weltweit mindestens 40 IPHA-Systeme für den Pressteilhersteller AP&T installiert. Die Wärmebildlösung kann an neuen Linien installiert oder an bestehenden Linien nachgerüstet werden.