Control 2022: Optische Kohärenztomographie sichert die Qualität dünner Schichten
Von der Hochglanzbroschüre bis zum Neuwagen: Lackschichten, die auch vor
dem Kunden glänzen sollen, müssen glatt und gleichmäßig sein, um eine
einwandfreie Qualität widerzuspiegeln. Das Fraunhofer-Institut für
Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat ein interferometrisches
Messverfahren entwickelt, mit dem sich zuverlässig ausmessen lässt, ob
dünne transparente Lackschichten gleichmäßig aufgetragen sind: Die
Möglichkeiten, die die Optische Kohärenztomographie (OCT) für das Messen
solcher Lackschichten bietet, stellt das Fraunhofer IPT anhand eines
Prototyps auf der Control, der internationalen Leitmesse für
Qualitätssicherung vom 3. bis 6. Mai 2022 in Stuttgart dem Messepublikum
vor.
Die OCT ist ein berührungsloses Messverfahren, das ursprünglich in der
Augenheilkunde entwickelt wurde. Es kann hochauflösende zwei- und
dreidimensionale Aufnahmen transparenter und semitransparenter Materialien
liefern. Mit seiner hohen Messfrequenz von über hundert Kilohertz
ermöglicht es die OCT aber auch, dünne und transparente Lackschichten von
einem Mikrometer oder mehr anhand von Querschnittsbildern zuverlässig in
der Produktion zu vermessen.
In der Druckereipraxis birgt das beispielsweise einen deutlichen Vorteil:
Denn bis heute gibt es auf dem Markt kein Messgerät, das auf dem
Druckbogen zuverlässig und direkt prüfen kann, ob die Lackschicht eine
gleichmäßige Stärke aufweist. Die Lackschichtdicke des einzelnen
Druckbogens wird nur geschätzt, indem der durchschnittliche Lackverbrauch
dokumentiert wird. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr ungenau und gibt
keine Aufschlüsse über die Qualität der Beschichtung jedes einzelnen
Druckbogens. Ebenso verhält es sich in anderen industriellen Anwendungen,
zum Beispiel beim Auftrag von Autolack und Lackschichten zur Beschichtung
verschiedenster Bauteile.
Mit OCT zum besseren Auftrag
Das Fraunhofer IPT hat im Projekt »ifSidLa – Entwicklung eines Verfahrens
zur interferometrischen Schichtdickenmessung von dünnen, gedruckten
Lackfilmen« ein Messsystem auf Basis der Interferometrie geschaffen, mit
dem sich dünne transparente Lackschichten zuverlässig vermessen lassen.
Aufgrund der flexiblen Bauweise lässt sich das System auch in die
Produktion, oder genauer: in eine Auftragmaschine integrieren. Das System
besteht aus einer Lichtquelle mit einer spektralen Bandbreite von etwa 300
Nanometer. Das Licht wird zu gleichen Teilen in einen Probenarm und in
einen Referenzarm gespeist. Im Referenzarm wird es von einem Spiegel
zurück reflektiert. Beim Probenarm erfolgt die Reflektion an der Probe.
Ein Strahlteiler führt die beiden Lichtanteile zusammen – die Überlagerung
beider Lichtanteile wird in einem Spektrometer gemessen. Da der Weg des
Lichts beim Referenzarm immer gleich ist, der Weg beim Probenarm durch die
unterschiedlichen Proben und Probenschichten variiert, können einzelne
Schichten einer Probe untersucht und Schichtdicken von bis zu einem
Mikrometer gemessen werden.
Das hochauflösende OCT-System zeigt das Fraunhofer IPT vom 3. bis 6. Mai
2022 auf der Control in Stuttgart am Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-
Gesellschaft in Halle 6, Stand 6301.
Das AiF-Projekt »ifSidLa – Entwicklung eines Verfahrens zur
interferometrischen Schichtdickenmessung von dünnen, gedruckten
Lackfilmen« wird über die »Förderung der Industriellen
Gemeinschaftsforschung (IGF)« und der »Forschungsgesellschaft
Druckmaschinen e.V. (FGD)« unter dem Förderkennzeichen »20894N1« für zwei
Jahre gefördert.
Projektkonsortium
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen
- Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA,
Stuttgart
- Projektbegleitender Ausschuss (PA), aus der Druckindustrie
Weitere Informationen zum OCT-Messverfahren finden Sie unter:
https://www.ipt.fraunhofer.de/
