SealInspector – Vollautomatisches Prüfsystem für Polymer-Dichtringe

Anlage für die Prüfung von Dichtringen
© Fraunhofer IIS

Automatische Anlage für die schnelle, präzise Oberflächenprüfung von Dichtringen

Dichtringe gleichmäßig auf einem Vibrationsförderer verteilt
© Fraunhofer IIS

Ein Vibrationsförderer vereinzelt die losen Teile und führt sie dem Transportband in einer definierten Ordnung zu.

Polymer-Dichtringe spielen in vielen Bereichen unseres Lebens eine wichtige Rolle, insbesondere im Automobilbereich. Sie werden typischerweise im Spritzguss- oder Druckgussverfahren hergestellt. Da das Material durch mehrere Anspritzpunkte in die Form gelangt, kann es vorkommen, dass ein Anspritzpunkt verstopft ist und das Material von benachbarten Anspritzpunkten in diesen Teil der Gussform gelangen muss. So besteht die Gefahr, dass ein schwer detektierbarer Defekt entsteht. Aber auch Inhomogentitäten im Material können in der Anwendung zu Problemen führen. Bisher kam nur die manuelle Inspektion zur Prüfung komplexer Dichtringe in Frage. Gründe, die gegen eine manuelle Prüfung sprechen, sind beispielsweise kompliziertes Handling, riesige Prüfmengen und lange Prüfzeiten. Die effizienteste Lösung zur Prüfung von Massenware ist in allen Fällen ein vollautomatisches Prüfsystem, das auf die Prüfaufgabe maßgeschneidert ist. Nur so lässt sich eine zuverlässige Qualitätssicherung unter Berücksichtigung der wirtschaftlichen Aspekte erreichen. Das neue vollautomatische Prüfsystem SealInspector hilft, diese Fehler sicher festzustellen und ist eine Alternative zur aufwändigen und unsicheren manuellen Prüfung.

Die Entwicklung erfolgte in enger Kooperation zwischen Institut und einem Systemlieferanten. Die Systemkomponenten sind entlang eines zentralen Förderbands angeordnet, auf dem die Dichtringe transportiert werden. Zunächst werden die Ringe als Schüttgut in einem Vibrationsförderer vereinzelt und so auf dem Förderband abgelegt, dass stets dieselbe Seite nach oben zeigt. Danach wird die Oberfläche der Dichringe von allen Seiten dreidimensional erfasst. Nach der Auswertung der so gewonnenen Daten, werden potenziell defekte Dichtringe mittels Druckluft aus dem Produktionsstrom entfernt und in Behältern zur möglichen Nachkontrolle gesammelt. In einem Behälter am Ende des Förderbands werden die Dichtringe aufgefangen, die alle Kontrollen bestanden haben.

Das Herzstück des Prüfsystems besteht aus einer hochauflösenden Messeinheit und einer eigens für diese Applikation entwickelten Auswerte-Software. Die Messeinheit erfasst die Oberfläche der Dichtringe, indem mehrere Laserlinien auf die verschiedenen Seiten des Dichtringes projiziert werden, die dem Verlauf der Oberfläche folgen. Werden diese deformierten Linien mit einer Kamera aus einem Winkel erfasst, lässt sich daraus der Verlauf der Oberfläche an dieser Stelle rekonstruieren. Wird nun der Dichtring durch die Laserlinie bewegt, entstehen eine Vielzahl dieser Oberflächenprofile, die bei entsprechender Abdeckung den Ausgangspunkt für die Rekonstruktion der Oberfläche und damit die Grundlage für die nachfolgende Bewertung bilden.

Aus diesen Messdaten rekonstruiert die Auswerte-Software die gesamte Oberfläche dreidimensional und unterzieht jede Dichtfläche einer separaten Bewertung. Hier werden sowohl Höhe und Verlauf der Dichtlippen berechnet als auch Unregelmäßigkeiten der Oberfläche erkannt, vermessen und bewertet. Die Software erkennt dabei Abweichungen hervorgerufen durch Risse, Fließfehler oder eingebackenem Gummi bis zu einer Größenordnung von wenigen 10 µm. Die auf der Rückseite des Dichtrings befindlichen Anspritzpunkte werden ebenfalls vermessen, da diese im Herstellungsprozess unvermeidlich entstehen und deren Höhe variiert. Ist einer der Anspritzpunkte zu hoch oder zu niedrig, wird der Dichtring als defekt klassifiziert. Auf einer grafischer Nutzeroberfläche werden die Ergebnisse im Prozesstakt visualisiert und können bei Bedarf detailliert untersucht werden.

Der Einsatz von Software anstelle einer manuellen Prüfung ermöglicht zusätzlich umfangreiche Statistiken auf Basis der Messdaten und bietet dem Qualitätssicherer die Möglichkeit, die im Materialfluss entdeckten Defektteile genauer zu untersuchen, einzelne Prüfobjekte intensiv zu analysieren sowie den eigentlichen Herstellungsprozess zu optimieren.

Erste Prüfanlagen auf Basis dieses Systemkonzepts wurden erfolgreich in die Produktion integriert. Das hier eingesetzte Messprinzip erschließt damit ein breites Anwendungsspektrum, bei dem es auf die schnelle und hochauflösende Prüfung von Oberflächen ankommt.