Extrusion 8-2016

Technologien zur Messung großer Kunststoffrohre Für die Dimensionsmessung gro- ßer Kunststoffrohre ab einem Durchmesser von 120 mm, wie sie unter anderem im Bau- und Ver- sorgungsbereich zum Einsatz kommen, können die bereits be- schriebenen Technologien verwen- det werden. Jedoch stoßen diese sowohl funktional (Ultraschall) als auch im Hinblick auf die Kosten, die begrenzten Messbereiche und die Anzahl der Messpunkte auf dem Umfang des Produkts (Rönt- gen) sowie die ausschließliche Messung des Durchmessers (Laser) an ihre Grenzen. Eine weitere Technik zur Qualitätskontrolle be- findet sich derzeit noch in der Er- probung. Sie arbeitet mit Terahertz-Impulsen, die einen leis- tungsstarken Faserlaser anregen und auf das Messgut richten. Die Wanddicken werden aus den an den inneren und äußeren Grenzschichten reflektierten Echos bestimmt. Der Einsatz dieser Technologie für die Messung großer Wanddicken und Materia- lien mit hoher Dämpfung wie beispielsweise PVC ist hingegen begrenzt. Zudem ist die Lebensdauer des Lasers limitiert und die Kosten sind sehr hoch. Millimeterwellentechnologie Eine innovative, deutlich kostengünstigere Technologie zur Di- mensionsmessung und Erfassung des Saggings ist die Radar- technik FMCW (Frequency Modulated Continuous Waves). Die- se Systeme arbeiten im Sub-Terahertzbereich und werden be- reits seit einiger Zeit in der Automobiltechnik zur Abstandsmes- sung eingesetzt. Sie basieren auf Halbleitertechnik, sind preis- wert und in ihrer Lebensdauer praktisch unbegrenzt. In dem gewählten Bereich von 80 bis 300 GHz werden alle Kunststoffe mit geringer Absorption durchstrahlt und können bezüglich ih- rer Wanddicken gemessen werden. Ein oder zwei kontinuierlich rotierende Transceiver senden und empfangen kontinuierlich frequenzmodulierte Millimeterwellen. Alternativ misst ein stati- sches System punktuell die Wanddicke und die Außen-/Innen- durchmesser des Rohres mit zwei Transceivern an vier Punkten des Umfangs. Ein rotierender Messkopf kommt zum Einsatz, wenn die vollständige Erfassung der Wanddicke über den ge- samten Umfang des Rohres gefordert wird. In dieser Ausfüh- rung lässt sich auch das Sagging präzise erfassen und darstel- len. Die Messung funktioniert über den Laufzeitunterschied der reflektierten Signale, die von Grenzschichten wie Vorder- und Rückseiten eines Kunststoffes zurückgeworfen werden. Die Messung erfolgt mit einer Genauigkeit von wenigen Mikrome- tern und mit einer Messrate von 500 Einzelmesswerten pro Se- kunde. Die Millimeterwellen-Technologie misst Produkte mit ei- nem Durchmesser von 120 bis 2.500 mm präzise, über den ge- samten Umfang, ohne Koppelmedien und sonstigen Einflüssen wie Temperatur oder dem Kunststoffmaterial. Zudem adaptiert das Messsystem die Eigenschaften der extrudierten Kunststoffe 48 Messtechnik Extrusion 8/2016 Bild 5: Das Messsystem auf der Basis von Millimeterwellen-Technologie zur Bestimmung des Durchmessers, der Wanddicke und des Saggings funktioniert über den Laufzeitunterschied der reflektierten Signale SIKORA AG Bruchweide 2, 28307 Bremen, Germany www.sikora.net selbst und macht damit eine Kalibrierung durch den Bediener überflüssig. Die Technologie liefert zudem Informationen für die Zentrierung der Spritzwerkzeuge und thermische Regelung der Linie. Dabei werden die Messwerte genutzt, um eine opti- male Konzentrizität und minimale Wanddicke sicherzustellen. Zusammenfassung Aufgrund der steigenden Qualitätsanforderungen bei der Her- stellung von Rohren und Schläuchen gewinnt die präzise und zuverlässige Qualitätssicherung von Kunststoffrohren während der Extrusion und damit das Non Destructive Testing (NDT) zu- nehmend an Bedeutung. Darüber hinaus besteht der Fokus durch die effiziente Verwendung des eingesetzten Materials Kosten zu senken. Durch den Einsatz von Mess- und Regel- systemen lassen sich wichtige Produktparameter kontinuierlich online überwachen und regeln. Dabei stehen Rohr- und Schlauchherstellern vielfältige Technologien mit unterschiedli- chen Funktionen für diverse Anwendungen zur Verfügung. Die Lasertechnologie bietet eine zuverlässige online Messung des Durchmessers von 0,05 bis 500 mm. Röntgenmesssysteme erfassen darüber hinaus die Wanddicke und Exzentrizität von Produkten bis 270 mm Durchmesser. Eine weitere innovative Technologie basiert auf Millimeterwellen für den Einsatz in Ex- trusionslinien, in denen große Kunststoffrohre bis 2.500 mm produziert werden. Das Verfahren ist anwendbar auf unter- schiedlichste Materialtypen und misst neben den gängigen Rohrdimensionen auch das Sagging präzise. Die Entscheidung, welche Messtechnologie in der Extrusionslinie eingesetzt wird, ist demnach abhängig vom Anwendungsbereich und eine Fra- ge des Anspruchs, den Anwender an Mess- und Regeltechnik zur Qualitätssicherung, Prozessoptimierung und Kosteneinspa- rung stellen.