Micro Epsiilon, Temperaturmessung, Kunststoffverarbeitung

Bei der Verarbeitung von Kunststoff ermöglicht die berührungslose Temperaturkontrolle hochwertige und gleichbleibende Qualität des Produktes. Die Überwachung erfolgt durch die berührungslose Infrarot-Temperaturmessung, die punktgenau mit Pyrometern oder flächendeckend mit Wärmebildkameras umgesetzt wird. Bild: Micro Epsilon

Der Einsatz moderner Infrarot-Temperaturmesstechnik in der kunststoffverarbeitenden Industrie bietet viele Vorteile. Sehr heiße Messobjekte, schwer zugängliche oder sich schnell bewegende Objekte lassen sich aus sicherer Distanz mit sehr kurzen Ansprechzeiten erfassen. Die Tempertaturmessung erfolgt punktgenau mit berührungslose Infrarot- Pyrometern oder flächendeckend mit Wärmebildkameras.

Moderne Infrarot-Messsysteme von Micro-Epsilon sind für ein breites Anwendungsspektrum ausgelegt, von tiefgekühlten Lebensmitteln bis hin zu Metallschmelzen. Je nach Produktreihe erfassen sie einen Temperaturbereich von -40 bis +2200 Grad Celsius. Diese Temperaturwerte werden in Echtzeit ermittelt und lassen im Bedarfsfall eine umgehende Anpassung von Prozessparametern zu, um die Produktqualität zu sichern und unnötigen Ausschuss zu verhindern. Wärmebildkameras machen eine Dokumentation des Temperaturverhaltens über die gesamte Materialoberfläche möglich, im Gegensatz zu Pyrometern, die auf einen Punkt messen. Pyrometer bieten darüber hinaus den Vorteil, dass sie mit polymerspezifischen Wellenlängen verfügbar sind, wodurch auch Temperaturen bei sehr dünnen Kunststofffolien bestimmt werden können, wo langwellig arbeitende Wärmebildkameras aufgrund der Transmission des Materials an ihre Grenzen stoßen.

 Das Messprinzip

Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt von -273,15°C (= 0 Kelvin) sendet an der Oberfläche eine seiner Eigentemperatur proportionale elektromagnetische Strahlung, die genannte Eigenstrahlung aus, ganz gleich ob es sich um Eis oder heißen Stahl handelt. Ein Teil dieser Strahlung ist Infrarotstrahlung, die zur Temperaturmessung verwendet werden kann. Diese Strahlung durchdringt die Atmosphäre und wird im Infrarot-Messsystem mittels einer Linse (Eingangsoptik) auf ein Detektorelement fokussiert, welches ein der Strahlung proportionales elektrisches Signal erzeugt. Das Signal wird verstärkt und mittels digitaler Signalverarbeitung in eine der Objekttemperatur proportionale Ausgabegröße umgesetzt. Der Messwert kann auf einem Display angezeigt oder über verschiedene Schnittstellen ausgegeben werden, die einen einfachen Anschluss an Regelsysteme der Prozesssteuerung ermöglichen.

Micro Epsilon, Wärmebildkamera, Spritzguss
Durch den Einsatz von Wärmebildkameras bei der Fertigung von Kunststoff-Spritzgussteilen lässt sich die Produktqualität besonders auf Stabilität und Passgenauigkeit hin überwachen. Bild: Micro Epsilon

Bei der Infrarot-Temperaturmessung sind die drei Faktoren Emission, Transmission und Reflexion entscheidend für eine genaue Messung. Der Emissionsgrad eines Körpers gibt an, wie viel Strahlung er im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler, einem schwarzen Körper, abgibt. Der Transmissionsgrad ist relevant bei dünnen Kunststofffolien und variiert mit der Wellenlänge. Er verhält sich umgekehrt proportional zur Dicke, wobei dünne Materialien durchlässiger sind als dicke Kunststofffolien. Optimale Temperaturmessungen können bei Wellenlängen durchgeführt werden, bei denen der Transmissionsgrad unabhängig von der Dicke annähernd Null ist. Polyethylen, Polypropylen, Nylon und Polystyrol sind z.B. bei 3,43 µm IR-undurchlässig. Die Temperaturen dieser Messobjekte lassen sich mit dem thermoMETER CTP-3 bestimmen. Der Temperaturbereich des thermoMETER CTP-3 erstreckt sich von 50 °C bis 400 °C. Polyester, Polyurethan, Teflon, FEP und Polyamid dagegen sind bei 7,9 µm undurchlässig. Hier kommt das thermoMETER CTP-7 zum Einsatz, welches exakt mit diesem Wellenlängenbereich arbeitet. Ohne Kühlung liefert dieses robuste thermoMETER in einer Umgebungstemperatur bis 85 °C präzise Messwerte. Bei dickeren (> 0,4 mm) und pigmentierten Folien kann eine Wellenlänge zwischen 8 und 14 µm zur Temperaturmessung ausgewählt werden. Der Emissionsgrad liegt zwischen 0,9 und 0,95.

Micro Epsilon, Thermoformen, Kunststoffplatten
Beim Thermoformen von Kunststoffplatten oder Folien aus thermoplastischem Kunststoff wird das Material im Formautomaten erwärmt, bis das Material plastifiziert ist. Wenn eine vordefinierte Temperatur erreicht ist, so wird das Material per Vakuum in eine vordefinierte Form gesaugt. Bild: Micro Epsilon

Infrarot-Temperatur-Sensoren der Baureihe thermoMETER CT sind modular aufgebaut und für ein breites Anwendungsspektrum in der berührungslosen Temperaturmessung ausgelegt. Dank der kompakten Bauweise der Temperatursensoren werden sie in Anwendungen mit beschränktem Bauraum integriert, z.B. im Maschinenbau, im Kleinstapparatebau oder in OEM Anwendungen mit Mehrfach-Infrarot-Messstellen. Kurze Ansprechzeiten, hohe Genauigkeit und Auflösung zeichnen alle Modelle der thermoMETER Produktgruppe aus. Besonders bei temperaturkritischen Anwendungen werden Infrarot -Pyrometer von Micro-Epsilon für zuverlässige Messungen eingesetzt.

Video: Micro Epsilon Imagefilm

Die Anwendungsmöglichkeiten der Temperaturüberwachung im Produktionsprozess sind vielfältig und umfassen unter anderem Anwendungen im Spritzgießen, der Blasfolienextrusion, dem Thermoformen oder der Flachfolien- und Plattenextrusion.

Schnelle Ansprechzeit

In der Kunststoffverarbeitung sind Temperaturmessungen unverzichtbar und ausschlaggebend für einen reibungslosen Produktionsprozess und eine hohe Produktqualität. Die Temperatur lässt sich je nach Anwendung punktgenau per Pyrometer oder flächendeckend per Infrarotkamera bestimmen. Die Vorteile der Systeme liegen in den schnellen Ansprechzeiten und der exakten Temperaturdetektion in der Fertigungslinie. So werden – dank optimaler Prozesstemperaturen – großer Ausschuss und damit verbundene hohe Kosten auf ein Minimum reduziert.

Micro Epsilon

Der führende Marktplatz für automatisierte Produktion

Die automatica bündelt das weltweit größte Angebot an Industrie- und Servicerobotik, Montageanlagen, industriellen Bildverarbeitungssystemen und Komponenten. Unternehmen aus allen Industriebranchen haben hier Zugang zu Innovationen, Wissen und Trends mit hoher Businessrelevanz. So schafft die automatica im Rahmen der digitalen Transformation Markttransparenz und gibt Orientierung. Mit einem klaren Ziel: qualitativ bessere Produkte noch effizienter herstellen zu können.

Hier geht´s zur automatica 2018