Erweitertes Messen von Oberflächen mit dem konfokal-chromatischen Prinzip

Herkömmliche Messungen der Rauheit beruhen auf taktilen Tastern, die zwar präzise, aber für eine kontinuierliche Inline-Messung unpraktisch sind. Die Herausforderung wird noch deutlicher, wenn es um die Bewertung der Oberflächenwelligkeit geht, wo herkömmliche Methoden in Bezug auf Genauigkeit und Effizienz oft versagen. Das konfokal-chromatische Prinzip löst diese Probleme durch eine fortschrittliche optische Technologie. Bei den Messungen strahlt eine Weißlichtquelle (1) ein breites Spektrum von Wellenlängen aus. Dieses Licht wird durch ein Glasfaserkabel (2) übertragen und durch den Sensorkopf (3) geleitet, der ein chromatisches Linsensystem enthält. Die Linsen streuen die verschiedenen Wellenlängen entlang der optischen Achse. Jede Wellenlänge wird auf einen anderen Punkt fokussiert, wodurch eine Reihe von Brennpunkten entlang des Messbereichs entsteht (4). Das optische System wird über der zu messenden Bandoberfläche (5) positioniert. Während das System die Oberfläche abtastet, werden je nach Höhe des Oberflächenprofils unterschiedliche Wellenlängen auf die Oberfläche fokussiert. 

Wenn der Brennpunkt einer bestimmten Wellenlänge mit der Oberfläche übereinstimmt, wird diese Wellenlänge durch das Linsensystem zurückreflektiert. Ein Spektrometer (6), das so positioniert ist, dass es nur Licht aus der exakten Brennebene empfängt, erfasst das reflektierte Licht. Das Spektrometer reagiert auf die Wellenlänge des reflektierten Lichts und bestimmt die exakte Entfernung von der Linse zur Oberfläche an diesem Punkt. Während das System die Oberfläche abtastet, misst es kontinuierlich den Abstand zur Oberfläche an verschiedenen Punkten, erfasst ein hochauflösendes Profil der Oberflächentopographie und erstellt eine digitale Oberfläche (7). Diese Daten werden dann verarbeitet, um Parameter für die Oberflächenrauheit (wie Ra und RPc) und die Welligkeit zu berechnen.

Diese Technik bietet mehrere entscheidende Vorteile:

• Kontaktloses Messen, d.h. im Gegensatz zu Systemen mit Taster berührt die konfokal-chromatische Technologie die Oberfläche nicht. 
• Messungen bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 350 m/min für Rauheitsmessungen und für Welligkeitsmessungen, was eine nahtlose Integration in moderne Produktionslinien gewährleistet.
• Zuverlässige Messung in Echtzeit, wobei eine Genauigkeit von ±15 % für Rauheitswerte und Welligkeitsparameter sowie ±20 % für Werte der Spitzenanzahl (RPc) bei Bandgeschwindigkeiten bis zu 230 m/min erreicht wird, was EMG SORM® einer zuverlässigen Lösung für die Qualitätssicherung macht.

Systemarchitektur und betriebliche Integration

Das neue EMG SORM®-System ist robust und flexibel konzipiert und lässt sich nahtlos in bestehende Produktionslinien integrieren. Es besteht aus folgenden Hauptkomponenten: einem Messkopf, der auf einer elektromotorischen Verfahreinheit montiert ist und das Stahlband an verschiedenen Positionen abtastet, wobei ein fester Messabstand von 25 mm zur Bandoberfläche eingehalten wird. Eine präzise Datenerfassung ohne Störungen durch Vibrationen oder Höhenschwankungen ist gewährleistet. Der Auswertecontroller verarbeitet die Rohmessdaten und wandelt sie in aussagekräftige Rauheits- und Welligkeitsparameter um. Er arbeitet mit einem Standard-Industrie-PC (IPC), der in einem Schaltschrank untergebracht ist. Die Verfahreinheit sorgt dafür, dass der Messkopf die gesamte Bandbreite abtasten kann und ein Oberflächenprofil über die Coilbreite und -länge liefert. Das Visualisierungsterminal, das sich im Kontrollraum befindet, verfügt über eine grafische Benutzeroberfläche (GUI), die eine Überwachung und Analyse der Messungen in Echtzeit ermöglicht und den Verantwortlichen in der Produktion wertvolle Einblicke zur Prozessoptimierung bietet. Die Lösung umfasst außerdem ein Kommunikationssystem, das sich über Ethernet oder Profibus DP nahtlos in industrielle Netzwerke integrieren lässt und einen reibungslosen Datenaustausch mit bestehenden Prozessleitsystemen gewährleistet. Das EMG SORM®-System ist auf minimalen Platzbedarf ausgelegt und eignet sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen, wie z. B. kontinuierliche Verzinkungslinien (CGL), elektrolytische Verzinkungslinien (EGL) und Automobil-Stanzlinien in der Stahl-, Aluminium- und Edelstahlproduktion. Außerdem unterstützt es alle bekannten Oberflächentexturen wie EBT, EDT, LBT, SBT und PRETEX®, ohne dass eine Neukalibrierung erforderlich ist.

Nahtlose Integration in die Produktion

Einer der kritischsten Aspekte eines jeden Messsystems ist seine Fähigkeit, sich effizient in eine Produktionsumgebung zu integrieren. Das EMG SORM®-System erreicht dies durch mehrere Schlüsselmerkmale. Sein kompaktes Design mit einem Platzbedarf von weniger als 400 mm in Produktionsrichtung ermöglicht eine einfache Installation in den meisten Produktionsszenarien. Im Gegensatz zu laserbasierten Messungen erfordert es keine besonderen Sicherheitsanforderungen, was seine Implementierung vereinfacht. Darüber hinaus erlaubt das System Banddickenvariationen von bis zu 3 mm, ohne dass der Sensorkopf vertikal bewegt werden muss. In anderen Fällen kann es mit einer automatischen Refokussiereinheit ausgestattet werden.

Zum ersten Mal misst dieses System inline sowohl die Rauheit als auch die Welligkeit mit einem einzigen Sensor, im Gegensatz zu bisher bekannten Systemen, die separate Messungen erfordern.

Blick in die Zukunft

Das EMG SORM®-System stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Online-Rauheits- und Welligkeitsmessung dar und vereint Präzision, Geschwindigkeit und einfache Integration in einem Sensor. Dieser innovative Ansatz ermöglicht es Herstellern, eine hohe Oberflächenqualität zu erhalten, Produktionsprozesse zu optimieren und die Einhaltung strenger Industrienormen zu gewährleisten. Während sich dieser Artikel auf die technischen Grundlagen und die Integration des Systems konzentriert, wird sich der nächste Artikel mit den messbaren Vorteilen und Ergebnissen der Implementierung befassen. Bleiben Sie dran für eine detaillierte Analyse der Ergebnisse und deren Auswirkungen auf die moderne Stahlproduktion in unserem nächsten Newsletter.

Für persönliche Unterstützung und weitere Details darüber, wie das EMG SORM®-System Ihre Produktionsprozesse verbessern kann, wenden Sie sich bitte an die EMG Automation GmbH oder wenden Sie sich an unsere Produktmanagerin Franziska Kneisel.

Präzision in der Rauheitsmessung

Die Oberflächenrauheit ist ein kritischer Qualitätsparameter bei der Produktion von kaltgewalztem Stahl und Aluminium, insbesondere bei der Herstellung von Automobil- und hochwertigen Güten. Das EMG SORM®-System bestimmt Rauheitsparameter wie Ra (arithmetisches Mittel der Rauheit) und RPc (Spitzenzahl) mit hoher Sicherheit.

Um die Genauigkeit des Systems zu validieren, wurde ein Vergleich zwischen EMG SORM® Online-Messungen und herkömmlichen taktile Methoden (Tasterverfahren) durchgeführt. In Tests, die an einer kontinuierlichen Verzinkungsanlage (CGL) durchgeführt wurden, wurden die Ergebnisse von 858 Coils analysiert. Die Ergebnisse zeigten:

• 92 % der Rauheitswerte liegen innerhalb eines Bereichs von 15 % Abweichung von den Referenzmessungen.
• 80 % der Werte lagen innerhalb eines 10 %igen Abweichungsbereichs.  

Darüber hinaus erkannte das System eindeutig Schwankungen der Rauheit, die sich aus Änderungen der Walzkräfte entlang der Bandlänge ergeben (siehe unterer Teil der Abbildung). Diese Fähigkeit gewährleistet eine Echtzeitüberwachung von Prozesseinflüssen auf die Oberflächenbeschaffenheit und ermöglicht sofortige Korrekturmaßnahmen. Die Fähigkeit, Schwankungen kontinuierlich zu erfassen, anstatt sich auf isolierte Probenmessungen zu verlassen, verschafft EMG SORM® einen erheblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Methoden.

Präzise Welligkeitsmessung für verbesserte Produktqualität

Welligkeit, die bei der herkömmlichen Qualitätskontrolle oft weniger betrachtet wird, kann zu ernsthaften Problemen bei der Lackhaftung, der Gleichmäßigkeit der Lackierung und der strukturellen Integrität führen. Das EMG SORM®-System stellt sich dieser Herausforderung, indem es kontinuierliche, hochauflösende Welligkeitsmessungen (Wsa-Parameter) ermöglicht.

Eine vergleichende Untersuchung zwischen EMG SORM® und einem Tastschnittgerät (Hommel T8000) wurde an 80 Proben aus einer kontinuierlichen Glühlinie durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten:

• einen hohen Korrelationskoeffizient von 0,98, der eine bemerkenswerte Übereinstimmung zwischen den beiden Methoden belegt und
• dass 80 % der Messwerte innerhalb eines Bereichs von 20 % Abweichung von den Referenzdaten liegen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen taktilen Messungen, die auf stichprobenartigen Auswertungen beruhen, ermöglicht EMG SORM® eine Inline-Überwachung, die sicherstellt, dass die Oberflächenwelligkeit während des gesamten Produktionsprozesses und bei Bedarf im Traversiermodus über die gesamte Bandbreite kontrolliert wird. Dies ist besonders wichtig für Produktionslinien, bei denen die optische Qualität und die Haftung der Beschichtung entscheidende Faktoren sind, wie z. B. bei der Herstellung von Automobilblechen und weißer Ware von Haushaltsgeräten.

Technische Eckdaten von EMG SORM®

Um die Eigenschaften des EMG SORM®-Systems nachvollziehen zu können, finden Sie nachstehend die wichtigsten technischen Daten:

• Max. Bandgeschwindigkeit: 350 m/min (RPc 230 m/min)
• Rauheit/Welligkeitswerte: Ra / RPc / Wsa
• Anwendungsbereiche: CGL / EGL / PL / Stanzlinien / Edelstahl / Aluminium (andere Materialien auf Anfrage)
• Erforderlicher Platz in der Anlage: weniger als 400 mm, in Produktionsrichtung
• Entfernung Messkopf / Band: 25 mm
• Messbereich (Variation der Banddicke): 3 mm (ohne zusätzliche Fokussiereinheit)

Die wichtigsten Erkenntnisse aus der EMG SORM® Rauheits- und Welligkeitsmessung

Die Einführung von EMG SORM® hat einen neuen Standard für die Online-Messung der Oberflächenqualität gesetzt. Die Integration von Rauheits- und Welligkeitsmessung in einem einzigen Sensor vereinfacht den Qualitätsüberwachungsprozess erheblich und verbessert gleichzeitig Genauigkeit und Reaktionszeit auf mögliche Abweichungen. Das System hat sich durch folgende Eigenschaften bewährt:

• Eine hohe Präzision bei der Messung von Rauheitswerten inline mit starker Korrelation zu traditionellen Messmethoden.
• Die Fähigkeit, verschiedene Oberflächenstrukturen zu messen, ohne dass eine Änderung der Systemparameter erforderlich ist. Dies macht das System äußerst anpassungsfähig für verschiedene Produktionsanforderungen.
• Die Integration von Rauheits- und Welligkeitsmessung in einem einzigen Sensor, wodurch die Notwendigkeit mehrerer Systeme entfällt, und die Komplexität der Installation und Messung deutlich reduziert wird.
• Die Fähigkeit, durch Produktionsvariablen verursachte Textur- oder Welligkeitsschwankungen zu erkennen und damit eine proaktive Qualitätskontrolle zu ermöglichen.
• Eine zuverlässige und genaue Messung der Welligkeit, um die Anforderungen an die Haftfestigkeit der Beschichtung und die optische Qualität des produzierten Materials zu erfüllen.
• Nahtlose Integration in schnelle Produktionslinien wie CGL, EGL, Stanzlinien mit minimalem Installationsaufwand.
• Keine Notwendigkeit von besonderen Sicherheitsanforderungen beim Betrieb des Systems – zum Beispiel im Vergleich zum Einsatz von Lasermessverfahren.

Die Kombination dieser Fähigkeiten macht EMG SORM® zu einem unverzichtbaren Werkzeug für das Qualitätsmanagement in der Flachstahl- und Aluminiumindustrie sowie in der Metallverarbeitung. Da die Nachfrage nach hochwertigen Flachprodukten weiter steigt, stellt ein robustes Inline-Überwachungssystem sicher, dass Hersteller die strengen Industriestandards erfüllen können, ohne Kompromisse bei der Effizienz einzugehen.

Wenn Sie Unterstützung benötigen oder wissen möchten, wie das EMG SORM®-System Ihre Produktionsprozesse verbessern kann, wenden Sie sich an die EMG Automation GmbH oder direkt an unsere Produktmanagerin Franziska Kneisel (franziska.kneisel@emg-automation.com).

Für einen visuellen Eindruck von EMG SORM® verpassen Sie nicht den kurzen Produktfilm @YouTube.

Bahnlaufregelungen werden überall dort benötigt, wo flache Materialbahnen hergestellt, weiterverarbeitet oder veredelt werden. Eine typische Anwendung ist die Druckindustrie für Papier, Verpackungen und Etiketten. Aber auch bei der Herstellung von Batteriezellen, gedruckter Elektronik, Reifen oder Hygieneartikeln sowie in Förder- und Transportanlagen sind sie unerlässlich.
Wenn eine Papierbahn beispielweise eine Druckmaschine durchläuft, wird sie mittels zahlreicher Walzen durch die Maschine geführt. Um ein perfektes Endergebnis zu erzielen, muss die Position der Bahn in der Druckmaschine definiert und stets korrekt sein. Eine Bahnlaufregelung stellt die exakte Führung der Bahn sicher und hält das Material selbst bei höchsten Bahngeschwindigkeiten in der Spur, so dass es immer korrekt positioniert ist. 

Nicol Otterbach, Vice President Global Marketing bei BST, betont, dass eine Bahnlaufsteuerung ein elementarer Bestandteil des kontinuierlichen Druckprozesses ist. BST legt großen Wert auf die umfassende Beratung ihrer Kunden und eine hohe Zuverlässigkeit, gepaart mit einer einfachen und intuitiven Bedienbarkeit der jeweiligen Lösung. BST ermöglicht zudem umfassende Prozessoptimierungen durch den Einsatz von Inspektions- und Qualitätssicherungssystemen. Ein guter Service weltweit rundet das Paket ab. 

Ein wichtiger Bestandteil dieser Bahnlaufregelungen ist der Linearsensor MMP von Metallux. Der Sensor ist im Aktuator der Bahnlaufregelung verbaut. Seine Aufgabe ist es, kontinuierlich die absolute Ist-Position des Antriebs zu erfassen und damit eine hochgenaue Regelung des Bahnlaufs zu ermöglichen. 

Der absolut messende, verschleißfreie Sensor ist hermetisch dicht und mit einer Höhe von weniger als 2 mm besonders flach. Der Abgriff erfolgt berührungslos mit einem im Abstand zum Sensor geführten Magneten. Betrieben wird der MMP im Kleinspannungsbereich; üblicherweise mit 5 VDC Speisespannung. Das Ausgangssignal kann von allen gängigen Steuerungen verarbeitet werden. 

Der MMP verfügt nicht nur über eine gute Auflösung, Präzision und Messgenauigkeit. Er ist robust, verschleißfrei und hat mit bis zu 50 Mio. Zyklen eine sehr hohe Lebensdauer. Und genau diese Vorteile machen ihn zum idealen Sensor für hochwertige, schnelle Maschinen: Eine präzise und zuverlässige Regelung wird so erst möglich.

Allerdings verwendet BST keine Standardversion, sondern eine maßgeschneiderte Lösung. Der Sensor ist nicht wie üblich auf einer Folie mit Klebekaschierung, sondern direkt in die Konstruktion des Antriebs integriert. Die besondere Form dieser Baugruppe ermöglicht eine einfache Montage. Auch die Abmessungen und das Kabel sind individuell. Der Widerstandsträger besteht aus FR4 anstatt Polyester. Kundenindividuelle Anpassungen, die den hohen Anforderungen der BST gerecht werden.  

Metallux verfügt nicht nur über ein umfangreiches Standardsortiment – der Fokus liegt auf der Beratung und Entwicklung von maßgeschneiderten Lösungen.  

Gefertigt wird bei Metallux ausschließlich in Deutschland: Von Mustermengen bis Großserien von mehreren Hunderttausend Stück. Dabei kommen moderne, automatisierte Produktions-verfahren zum Einsatz. Ein Reinraum gehört genauso zur Ausstattung wie hochwertige Prüf- und Testmöglichkeiten. 

Seit über 10 Jahren beliefert Metallux BST. Ingo Ellerbrock, Produkt Manager bei BST, lobt die Qualität des Produkts und die Kundenorientierung. „Die Fähigkeit von Metallux, unsere komplexen technischen Anforderungen zu verstehen und in zuverlässige Produkte zu übersetzen sowie klar und effektiv mit unserem Team zu kommunizieren, hat wesentlich zum Erfolg unserer Produkte beigetragen. Ich freue mich auf die weitere Zusammenarbeit." 

Und damit ist nicht nur die von BST gesteuerte Materialbahn, sondern auch Metallux immer korrekt und präzise positioniert. 

Profil Metallux AG 

Die Metallux AG ist ein international tätiger, führender Entwickler und Hersteller von Sensoren in Dickschicht-Technologie. Das umfangreiche Produkt-Portfolio reicht von Druck-, Weg- und Winkelsensoren über Widerstände bis hin zu industriellen Joysticks zur Steuerung von Fahrzeugen und Maschinen. Innovative Produkte und maßgeschneiderte, kundenspezifische Lösungen – Made in Germany: das ist eine Kombination, auf die namhafte Kunden aus den Bereichen Fahrzeugbau, Medizintechnik, Energie- und Umwelttechnik, Förder- und Hebetechnik und Maschinenbau seit über 35 Jahren bauen.

Über BST 

Die BST GmbH, eine Gesellschaft der elexis Unternehmensgruppe, gehört zu den führenden Anbietern von qualitätssichernden Systemen für bahnverarbeitende Industrien. Das Unternehmen mit Sitz in Bielefeld bietet Lösungen für Bahnlaufregelung, Oberflächeninspektion, Bahnbeobachtung, 100%-Inspektion, Farbmessung, Farbmanagement, Registerregelung sowie Automatisierung an. In diesen Bereichen verfügt das Unternehmen über jahrzehntelanges Praxis-Know-how mit Installationen bei weltweit mehr als 15.000 Kunden aus den Industrien Druck- und Verpackung, Papier und Folien, Gummi- und Reifen, Batterie und Brennstoffzellen, sowie gedruckter und organischer Elektronik. BST steht für hochwertige Qualitätsüberwachung, reibungslose Produktionsprozesse und erstklassigen Service weltweit.

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Laser-induzierte Fluoreszenzmessung: Innovation trifft auf Praktikabilität

EMG SOLID® DFT nutzt die laserinduzierte Fluoreszenz (LIF), eine Technik, die die Wechselwirkung von Laserlicht mit Lackmolekülen nutzt. Wenn ein UV-Laser die Lackmoleküle anregt, senden sie Fluoreszenzstrahlung aus, die charakteristisch für ihre chemische Zusammensetzung ist. Diese emittierte Strahlung wird dann aufgefangen und analysiert, um die Dicke der Lackschicht mit bemerkenswerter Genauigkeit zu bestimmen.

Die Vorteile des Systems liegen in der Fähigkeit, auch extrem dünne Schichten (ab 0,2 µm) berührungslos inline zu messen. Durch die Auswertung der Fluoreszenzsignale über eine Intensitäts-Zeit-Analyse unterscheidet das EMG SOLID® DFT-System zwischen gewünschten Messdaten und Hintergrundrauschen. Diese Präzision ermöglicht nicht nur die Messung unterschiedlicher Beschichtungsarten, sondern gewährleistet auch die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Lacke und Produktionsbedingungen. Im Gegensatz zu Infrarot (IR)-Lösungen, die mit Oberflächenrauheit und -struktur zu kämpfen haben, bietet LIF eine robuste Leistung bei unterschiedlichen Substraten ohne umfangreiche Neukalibrierung.

Rationelle Installation, hoher Wirkungsgrad

Ein wichtiges Merkmal des EMG SOLID® DFT ist seine einfache Installation. Die kompakten Sensorköpfe (35 mm Durchmesser, 180 mm Länge und ein Gewicht von weniger als 0,5 kg) sind für eine nahtlose Integration in Produktionslinien ausgelegt, selbst bei beengten Platzverhältnissen. Der modulare Rahmen des Systems ermöglicht die Messung über die gesamte Bandbreite und -länge im Traversiermodus, wodurch eine detaillierte Übersicht der Schichtdickenschwankungen über das Band in Form einer „Coil-Map“ entsteht.

Diese Anpassungsfähigkeit wird durch die Kompatibilität des Systems mit Umgebungen, in denen höhere Temperaturen herrschen, noch weiter verstärkt. Inline-Tests haben gezeigt, dass die Messgenauigkeit bei Bandtemperaturen von bis zu 150 °C direkt nach dem Trockenofen der Qualität von Messungen bei 50 – 70 °C in späteren Prozessphasen entspricht. Diese Systemfähigkeiten reduzieren die Gefahr für Ausschuss, indem Anomalien in der Beschichtung sehr früh im Prozess erkannt werden und die Produktion fehlerhafter Coils minimiert werden können.

Einmal eingerichtet, arbeitet das System autonom und bietet Inline-Messungen in Echtzeit bei minimalem Wartungsaufwand.

Jenseits radioaktiver Methoden: Eine saubere und nachhaltige Zukunft

Herkömmliche Methoden zur Messung der Lackschichtdicke, wie die Beta-Rückstreuung (BBS), beruhen auf radioaktiven Isotopen wie Promethium. Diese Methoden sind zwar effektiv, stellen jedoch erhebliche Herausforderungen dar, wie die Einhaltung von Vorschriften, Umweltbedenken und die abnehmende Verfügbarkeit von Isotopen. Darüber hinaus ist die BBS-Methode für die Messung moderner Lacke wie selbstbindende Varianten und C6-Beschichtungen ungeeignet.

Das EMG SOLID® DFT beseitigt diese Nachteile vollständig. Durch die Einführung der LIF-Technologie können Produktionsanlagen auf eine nicht radioaktive, umweltfreundliche Lösung umsteigen. Diese Umstellung entspricht nicht nur den globalen Nachhaltigkeitszielen, sondern verringert auch die mit dem Umgang mit radioaktivem Material verbundenen Betriebsrisiken.

Die Vorteile gehen über die Einhaltung der Vorschriften und die Sicherheit hinaus. Die LIF-Technologie bietet eine überragende Messempfindlichkeit und erkennt Lackschichtdickenschwankungen von nur 0,1 µm – eine Fähigkeit, die von BBS- oder IR-Systemen nicht erreicht wird. Diese höhere Präzision gewährleistet eine gleichbleibende Qualität, verbessert die Prozesssteuerung und unterstützt die Produktion von Hochleistungs-Elektrobändern.

Elektrobandproduktion im Wandel

Das EMG SOLID® DFT-System stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Isolationsschichtdickenmesstechnik für Elektrobandprodukte dar. Durch die Nutzung der bewährten Fähigkeiten der laserinduzierten Fluoreszenz, die seit Jahren von EMG SOLID® LIF bekannt ist, bietet es Produktionsingenieuren und -managern sowie Qualitätssicherungs-Teams ein genaues, zuverlässiges und umweltverträgliches Werkzeug für die Inline-Überwachung der Beschichtung.

Mit seiner einfachen Integration, seiner robusten Leistung unter verschiedenen Bedingungen und dem Verzicht auf radioaktive Stoffe setzt das EMG SOLID® DFT-System einen neuen Standard für Präzision und Effizienz im Qualitätsmanagement von Elektroband. Für Hersteller, die in einem sich schnell entwickelnden Markt wettbewerbsfähig bleiben wollen, bietet diese Innovation einen klaren Weg zu einer verbesserten Qualitätskontrolle, weniger Abfall und mehr betrieblicher Nachhaltigkeit.

Neugierig auf weitere Details?

Sollten Sie weitere Informationen benötigen, wenden Sie sich bitte direkt an das EMG-Produktmanagement unter timo.gemmer@emg-automation.com. Um das gesamte Potenzial von EMG SOLID® DFT für Ihre Produktionsanforderungen zu erkunden, besuchen Sie bitte die Produktwebseite unter: EMG SOLID® DFT.

EMG IMPOC deckt ein breites Materialspektrum von IF-Stählen, Dualphasenstählen, TRIP-Stählen und AHSS-Sorten der 3. Generation mit Zugfestigkeitswerten bis zu 1600 MPa ab. Das System kann bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 900 m/min für Materialstärken bis zu 3 mm und bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 600 m/min für dickeres Material bis zu 6 mm eingesetzt werden.

Anwendungsbereiche
Betrachtet man die Art der Produktionslinien für den Einsatz von EMG IMPOC, so zeigt sich, dass es sich in gut 60 % der Fälle um Feuerverzinkungslinien handelt, ca. 20 % sind Glühlinien, knapp 10 % sind Beizlinien und die restlichen 10 % sind Weiterverarbeitungslinien.

Analysiert man den Einsatz in Feuerverzinkungsanlagen und anderen Anlagen genauer, so zeigt sich eine ganze Reihe unterschiedlicher wertschöpfender Faktoren. Die wichtigsten sind:

• Reduzierung der zerstörenden Prüfung
• Reduzierung von Materialverlusten und Abwertungen sowie Minimierung von Ausschuss
• Reduzierung der Kosten für den Einsatz von Inspektionslinien
• Verringerung unnötiger Verpackungsprozesse (je nachdem, wie lange es dauert, bis die Ergebnisse der zerstörenden Prüfung vorliegen) 
• höhere Ausbeute und enorme Kostensenkung in der Entwicklungsphase neuer Stahlsorten
• Reduzierung von unnötiger Weiterverarbeitung in nachgelagerten Prozessen aufgrund ungeeigneter Materialeigenschaften
• und nicht zuletzt eine deutlich geringere Zahl von Qualitätsbeanstandungen und Endkundenreklamationen.

Heute sind rund 80 EMG IMPOC-Anlagen in HDG-, CAL-, Beiz- und Verzinnungslinien sowie Presslinien in der Automobilindustrie im Einsatz. In dieser Hinsicht hat sich EMG IMPOC in den letzten 2 Jahrzehnten zu einem Quasi-Standard für die ferromagnetische Flachstahlproduktion entwickelt.

Aber warum ist der EMG IMPOC ein so leistungsfähiges Instrument zur Generierung von ROI?
Wie der Leser vielleicht bereits weiß, erlaubt EMG IMPOC keine direkte Messung von Materialeigenschaften (d.h. Zugfestigkeit und Streckgrenze). Der eigentliche EMG IMPOC-Messwert ist der Gradient der magnetischen Restfeldstärke in A/m² auf der Ober- und Unterseite des Stahlbandes (der sogenannte IMPOC-Rohwert). Ausgehend von diesem Rohwert können dann die mechanischen Parameter des Stahlbandes (d. h. Zugfestigkeit und Streckgrenze) durch Korrelationen mit den Ergebnissen der zerstörenden Prüfung und mathematische Modellierung diesem Gradienten zugeordnet werden, wobei die Stahlgruppe, die Banddicke, der Dressiergrad und der Streckgrad entweder in Kombination oder einzeln berücksichtigt werden.

Auch ohne mathematische Modellierung liefert EMG IMPOC wertvolle Daten – Blinde werden sozusagend sehend!
Der IMPOC-Rohwert kann unmittelbar nach dem Einbau über die gesamte Bandlänge gemessen werden und ermöglicht so eine relative Aussage über das Festigkeitsverhalten über die gesamte Bandlänge.
Das Bild zeigt eine typische Kurve für den Rohwert der IMPOC-Messung über die Bandlänge.

In diesem Diagramm zeigt die typische Badewannenform den Einfluss des unterschiedlichen Kühlschemas am Anfang und Ende des Bandes aufgrund des Aufhaspelns am Ende des Warmwalzprozesses. Der Grad des Streckgrads im Streckbiegerichter ist in diesem Zeitraum unverändert. Die Schwankungen des IMPOC-Rohwerts über die Bandlänge liegen in diesem speziellen Fall in der Größenordnung von 10 %. Dadurch werden Prozessabweichungen und selbst kleine Differenzen sichtbar und ermöglichen angemessene und sofortige Reaktionen. Die Hersteller müssen nicht auf die Ergebnisse zerstörender Prüfungen warten, die erst Stunden später vorliegen, und intensive zerstörende Prüfungen können reduziert werden; ein unschätzbarer Vorteil bei der Entwicklung neuer Werkstoffe, insbesondere bei AHSS (Advanced High Strength Steels). Die Ergebnisse liegen sofort vor, oder anders ausgedrückt, "bisher Blinde werden sehend!".

Prozessoptimierung auf der Grundlage von EMG IMPOC-Messungen in der Beizlinie 
Beizanlagen sind das erste Element in der Prozesskette, um Abweichungen von den gewünschten Materialeigenschaften festzustellen. Eine große Anzahl von Anwendern in Beizanlagen kommt mit der oben beschriebenen Beobachtung relativer Veränderungen des IMPOC-Rohwertes aus, da zerstörende Prüfergebnisse in Beizanlagen nicht (oder in geringerer Menge) zur Verfügung stehen. Für diejenigen, die einen Schritt weiter gehen wollen, hat EMG "Standardkoeffizienten" für Regressionsmodelle generiert, die in Beizanlagen angewendet werden können. Langzeitanalysen haben gezeigt, dass diese "Standardkoeffizienten (EMG IMPOC​​​​​​​​​​​​​​ express)" absolute Werte für die Zugfestigkeit liefern, die sich von den relativen Veränderungen in vollwertigen Modellen nur im Bereich von +-5 % unterscheiden. Am Ende erhält der Anwender einen perfekten Überblick über die relativen Veränderungen der Zugfestigkeit über die Bandlänge und eine gute Indikation der absoluten Werte. Sofortige Reaktionen auf Bandfreigabe oder Bandblockade oder Alarme bei Abkühlungsproblemen im Warmwalzwerk sind daher eine direkte Folge der Anwendung von EMG IMPOC​​​​​​​ in Beizlinien. Auch für diese Anwendung ist keine weitere Modellentwicklung erforderlich, und der Anwender erhält die Ergebnisse sofort nach Inbetriebnahme des Systems.

Zum Schluss
Der genaue monetäre Wert der EMG IMPOC​​​​​​​​​​​​​​-Anwendung hängt natürlich stark vom spezifischen Anwendungsszenario für die gewählte Produktionslinie ab. EMG bietet mehrere Möglichkeiten, Sie bei der Berechnung des eigenen möglichen ROI durch den Einsatz von EMG IMPOC​​​​​​​​​​​​​​ zu unterstützen: EMG bietet dazu direkte Beratung und EMG IMPOC​​​​​​​​​​​​​​-Workshops mit einem standardisierten ROI-Berechnungsschema gerne an. Wenn Sie an letzterem interessiert sind, senden Sie bitte eine kurze, formlose E-Mail an franziska.kneisel@emg-automation.com​​​​​​​. Wir unterstützen Sie gerne, wann und wo immer Sie wollen, digital oder in Vor-Ort-Terminen.

Umfassendere Qualitätskontrolle bei verschiedenen Anwendungen, zum Beispiel:

• Pharmazeutische Beipackzettel und Booklets: Durch die doppelseitige 100%-Inspektion können Fehler auf beiden Seiten bedruckter Materialien in Echtzeit erkannt werden.
• Registerkontrolle im Etikettendruck: Bei Etiketten mit Passermarken oder Nummern auf der Rückseite inspiziert TubeScan twinhead den Druck der Bahnvorderseite. Gleichzeitig kontrolliert die zweite Kameraeinheit die Rückseite bzw. ob beide Seiten zueinander im Register stehen.
• Clear-on-Paper-Anwendungen: Das System inspiziert die Vorderseite auf Fehletiketten während es gleichzeitig die Registerhaltigkeit mit der Rückseite prüft.

Warum TubeScan Twinhead?

TubeScan twinhead bietet mehrere entscheidende Vorteile:

• Umfassende Qualitätskontrolle: Prüfen Sie beide Seiten bedruckter Bahnen mit einem einzigen, integrierten System.
• Kompakt und preiswert: Das platzsparende Design des Systems lässt sich leicht in Ihren Workflow integrieren und ist kosteneffizient.
• Anpassbare Lösungen: Das System kann an Ihre spezifischen Inspektionsanforderungen angepasst werden, so dass es sich nahtlos in Ihren Produktionsprozess einfügt.

Joachim Barthelme, Executive Vice President von BST, erklärt: „TubeScan Digital Strobe twinhead wurde entwickelt, um unseren Kunden die beidseitige Inspektion zu erleichtern und kostengünstiger zu machen.“

Für weitere Informationen zum TubeScan digital strobe twinhead wenden Sie sich bitte an info@bst.group.

Über BST 

Die BST GmbH, eine Gesellschaft der elexis Unternehmensgruppe, gehört zu den führenden Anbietern von qualitätssichernden Systemen für bahnverarbeitende Industrien. Das Unternehmen mit Sitz in Bielefeld bietet Lösungen für Bahnlaufregelung, Oberflächeninspektion, Bahnbeobachtung, 100%-Inspektion, Farbmessung, Farbmanagement, Registerregelung sowie Automatisierung an. In diesen Bereichen verfügt das Unternehmen über jahrzehntelanges Praxis-Know-how mit Installationen bei weltweit mehr als 15.000 Kunden aus den Industrien Druck- und Verpackung, Papier und Folien, Gummi- und Reifen, Batterie und Brennstoffzellen, sowie gedruckter und organischer Elektronik. BST steht für hochwertige Qualitätsüberwachung, reibungslose Produktionsprozesse und erstklassigen Service weltweit.

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Der technische Vorsprung: Berührungslose Messung bei Produktionsgeschwindigkeit

Herkömmliche Messungen der Oberflächenrauheit beruhen auf mechanischen Tastschnittgeräten, für die die Produktionslinie angehalten werden muss oder Offline-Probenprüfungen erforderlich sind. Diese Methoden sind nicht nur zeitaufwändig, sondern haben auch nicht die statistische Aussagekraft, die für moderne Fertigungsstandards erforderlich ist. EMG SORM® revolutioniert diesen Prozess durch die Bereitstellung eines berührungslosen Online-Messsystems, das bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 350 m/min funktioniert.

Das System nutzt ein konfokal-chromatisches Messprinzip, bei dem verschiedene Wellenlängen des Lichts in unterschiedlichen Abständen fokussiert werden, was eine präzise Messung des Mikroprofils des Bandes ermöglicht. Aus diesen Profildaten werden wichtige Rauheitsparameter wie Ra (arithmetische mittlere Rauheit), RPc (Peak Count) und Wsa (Welligkeit) berechnet. Durch die Integration dieser Lösung in eine Produktionslinie mit einer Verfahreinheit erlaubt EMG SORM® eine kontinuierliche Überwachung der Rauheit und Welligkeit über die gesamte Breite und Länge des Bandes und gewährleistet so eine umfassende Bewertung der Oberflächenqualität.

Einsatz in Feuerverzinkungs- und Durchlaufglühanlagen

In Feuerverzinkungsanlagen, in denen die Metallbänder mit Zink oder Legierungen beschichtet werden, ist die Kontrolle der Oberflächenrauheit sowohl für die Haftung der Lackschicht als auch für das optische Erscheinungsbild des Endprodukts entscheidend. Das Gleiche gilt für kontinuierliche Glühanlagen. EMG SORM® zeichnet sich in diesen Umgebungen durch die Bereitstellung von Online-Daten aus, die es dem Bedienpersonal ermöglichen, Abweichungen sofort zu erkennen und zu korrigieren.

Die Fähigkeit des Systems zur Online-Visualisierung und Aufzeichnung von Rauheits- und Welligkeitsparametern ermöglicht sofortige Korrekturmaßnahmen zur Optimierung der Walz- und Dressierprozesse. Diese Fähigkeit verbessert nicht nur die Produktqualität, sondern senkt auch die Kosten durch die Verlängerung der Lebensdauer der Arbeitswalzen und die Minimierung des Ausschusses bei nachfolgenden Qualitätsbewertungsverfahren.

Maximierung von Produktionseffizienz und Qualität

Die Implementierung von EMG SORM® bietet zahlreiche Vorteile, die zu einer kurzen Investitionsrentabilität (ROI) führen. Die Fähigkeit des Systems zur sofortigen Erkennung von Rauheits- und Welligkeitsabweichungen stellt sicher, dass potenzielle Probleme angegangen werden, bevor sie sich auf das Endprodukt auswirken, was zu einer deutlichen Reduzierung von Kundenreklamationen führt. Darüber hinaus kann EMG SORM® durch die Möglichkeit zur Optimierung der Dressiergerüstregelung und der damit verbundenen Gewährleistung einer homogenen Oberflächenqualität zu einem effizienteren und kostengünstigeren Produktionsprozess beitragen.

EMG SORM® stellt einen bedeutenden technologischen Fortschritt für alle dar, die die Oberflächenkontrolle in ihrer Produktionslinie verbessern wollen. Die Flexibilität des Systems bei der Installation, der geringe Platzbedarf und die einfache Integration machen es zu einer idealen Wahl bei modernen Fertigungslinien für Flachmetallprodukte.

Um mehr darüber zu erfahren, wie EMG SORM® Ihre Produktionsprozesse verbessern kann, laden wir Sie ein, unser kurzes, aber umfassendes Video auf YouTube anzusehen: https://www.youtube.com/watch?v=Dsy6e3lIAJo 

Haben wir Ihr Interesse geweckt?

Erfahren Sie mehr über die fortschrittliche Technologie und die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von EMG SORM® bei EMG im Geschäftsbereich Metals. Besuchen Sie unsere Website und erfahren Sie mehr über die Vorteile und Funktionen dieses innovativen Messsystems. Unser Vertrieb und Service sowie unser Produktmanagement unterstützen Sie gerne dabei, Ihre Fertigungsprozesse zu verbessern und eine exzellente Produktqualität zu erreichen.

Download: Broschüre EMG SORM®

Über den Standard hinaus
Es gibt Situationen, in denen man mit einer Standardlösung einfach nicht weiterkommt. Bei weit weniger als 10 % der weltweit rund 80 EMG eMASS®-Installationen musste das Konstruktionsteam der Business Unit EMG Metals deshalb in die Trickkiste greifen. An der Produktionslinie FBA 5 in Kreuztal-Eichen wurde das EMG eMASS®-System aufgrund der beengten Platzverhältnisse unter einem vorhandenen mobilen Vorkühler installiert. Mit einer Höhenverstellung von über 2 Metern ist das EMG eMASS® dicht über der höhenverstellbaren Abblasdüse positioniert, kann aber bei Bedarf auch in eine höhere Position gehoben werden, um den Zugang zu den Düsenlippen während des Anlagenbetriebs zu ermöglichen. Bei regelmäßigen Anlagenstillständen wird EMG eMASS® in dieser oberen, unter dem Vorkühler hängenden Position aus der Anlage herausgefahren, um Platz für den Wechsel der Düsenanordnung zu schaffen.

In der Projektplanungsphase zeigte sich jedoch bei der 3D-Modellierung, dass die Bewegung der großen Bodenrolle aus dem Zinkbad durch die störenden Kanten des EMG eMASS®-Systems behindert wurde. Um diese Herausforderung zu meistern, hat das Konstruktionsteam die beiden Hälften des EMG eMASS® so gestaltet, dass sie sich wie Schmetterlingsflügel öffnen. Dank dieser einzigartigen Eigenschaft kann das System auch in eine bodennahe Wartungsposition abgesenkt werden.

Die innovative Konstruktion berücksichtigt nicht nur die räumlichen Gegebenheiten, sondern trägt auch zum Gesamtgewicht des Systems bei, das sich auf stolze 8 Tonnen beläuft.

Machen Sie sich gerne selbst einen genaueren Eindruck: EMG eMASS® Special Application (youtube.com)

Mehr entdecken
Diese Sonderinstallation an der Produktionslinie FBA 5 in Kreuztal-Eichen ist ein Beispiel für die innovativen Lösungen, die EMG eMASS® bieten kann. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie EMG eMASS® Ihren Produktionsbetrieb unterstützen kann, kontaktieren Sie EMG noch heute oder besuchen Sie die EMG-Website, um mehr über unsere fortschrittlichen Lösungen zur elektromagnetischen Bandstabilisierung zu erfahren.
Vergessen Sie nicht, die EMG eMASS® Produktbroschüre hier herunterzuladen!

Prepress-Workflow: 

Bereits in der Druckvorstufe werden über Schnittstellen zu gängigen ERP- und MIS-Systemen Auftragsdaten generiert und über das Kundennetzwerk an die Druckabteilung gesendet. Dort kann die Auftragseinrichtung dadurch wesentlich schneller erfolgen:
Die Anbindung an renommierte Softwarelösungen für die Druckindustrie wie ESKO und HYBRID ermöglicht eine reibungslose Integration in bestehende Arbeitsabläufe. TubeScan arbeitet Hand in Hand mit den etablierten Prepress-Workflowlösungen wie „CloudFlow” und „Automation Engine“, um einen effizienten Prozess sicherzustellen. Der Prepress-Workflow umfasst die Definition des Artworks im Layoutprogramm wobei bereits Inspektionszonen z.B. für variable Barcodes oder alphanumerische Sequenzen festgelegt werden. Die Prepress-Software generiert daraufhin automatisch das Step-and-Repeat. 

Druckprozess: 

TubeScan bietet umfassende Inspektionsfunktionen für den Druckprozess, einschließlich der Überwachung variabler Daten, der Bildinspektion und der Inspektion von Veredelungen. Referenzbilder können entweder direkt aus dem PDF abgeleitet oder durch den Vergleich mit dem ersten gedruckten Rapport validiert werden. Mit SMARTData QLink kann das Rollenprotokoll bereits während des Drucks editiert werden. Der Gutzähler wird in Echtzeit angezeigt – pro Rolle oder auch kumuliert über den gesamten Auftrag. Die Inspektionssoftware erkennt und protokolliert Fehler präzise über SMARTData QLink, wodurch eine effektive Qualitätskontrolle gewährleistet wird. 

Zwei Highlights der neuen BST-Lösung sind für den Digitaldruck besonders interessant: Der „Dynamic Job Change“ ermöglicht bei mehreren Aufträgen auf einer Rolle einen Auftragswechsel ohne Maschinenstopp. TubeScan erkennt automatisch den neuen Auftrag und holt in Echtzeit den zugehörigen Master zum Vergleich für die Inspektion. Das spart Zeit und reduziert Makulatur.  

Auch das Einrichten des Systems ist denkbar einfach: Die Synchronisation zum Druckrapport erfolgt rein softwaregesteuert. Externe Triggersensoren sind nicht erforderlich.  

Die Inline-Inspektion mit TubeScan kann aber noch mehr: Parallel ist auch die Inspektion variabler Daten möglich. Variable Barcodes oder alphanumerische Zeichenfolgen können von TubeScan geprüft, dekodiert und mit einer Datenbank abgeglichen werden. 

Postpress: 

Die QLink-Daten aus dem Druckprozess dienen der Weiterverarbeitung zur Fehlerbehebung. Im Postpress-Bereich stellt SMARTData QLink die Fehlerprotokolle über den Lead-out-Barcode bereit. Basierend auf der Rollmap des Auftrags werden gespeicherte Fehler effizient abgearbeitet, wobei die TubeScan-Platzierungsfunktion die Konfektioniermaschine steuert, und eine präzise Positionierung des fehlerhaften Rapports ermöglicht. Nicht zuletzt ist es möglich, einem Verpackungsroboter über die auf der fertigen Rolle aufgedruckten Informationen mitzuteilen, welche Rollen letztendlich ausgeliefert werden können.  

Bei pharmazeutischen Produkten bietet TubeScan zusätzlich eine Rewind-Funktion, um eine Reinspektion der Fehlerkorrektur zu ermöglichen. 

Alle QLink-Daten sind über das Netzwerk für die QM-Abteilung zugänglich und bearbeitbar oder können über eine Cloud-Lösung abgerufen werden. So schafft BST TubeScan Sicherheit und Effizienz bei besonders anspruchsvollen Aufträgen.  

"Unsere innovativen Lösungen bieten einen ganzheitlichen Ansatz für den gesamten Druckprozess", sagt Joachim Barthelme, Executive Vice President der BST GmbH und Geschäftsführer der Nyquist Systems GmbH. "Durch unsere Integration in Prepress-, Druck- und Postpress-Phasen unterstützen wir unsere Kunden dabei, ihre Effizienz zu steigern und gleichzeitig eine unübertroffene Druckqualität zu gewährleisten." 

Mit TubeScan steht der Druckindustrie eine wegweisende Lösung zur Verfügung, die den Herausforderungen des modernen Druckumfelds gerecht wird und die Standards für Effizienz und Qualität neu definiert.