DE102018207535A1

DE102018207535A1 - Verfahren zur Analyse technischer Sauberkeit und eine Messeinrichtung hierfür

Info

Publication number: DE102018207535A1
Application number: DE102018207535.2A
Authority: DE
Inventors: Laura Detenhoff; Hendrik Frank
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils mit einer Messeinrichtung (10), die eine Optikeinheit (13) und eine Nanoindentiereinheit (16) aufweist. In einem Vorbereitungsschritt (2) werden dabei in dem Autoteil haftende Partikel (11) ausgespült und an einem Filtermedium (12) abgeschieden und danach das Filtermedium (12) mit den abgeschiedenen Partikeln (11) wird zu der Optikeinheit (13) weitergegeben. In einem Analyseschritt (3) werden die an dem Filtermedium (12) abgeschiedenen Partikel (11) in der Optikeinheit (13) mikroskopisch analysiert und die zu vermessenden Partikel (11) ausgesucht und in einem Markierschritt (4) werden die ausgesuchten Partikel (11) in der Optikeinheit (13) markiert. Nach dem Markierschritt (4) wird das Filtermedium (12) mit den markierten Partikeln (11) zu der Nanoindentiereinheit (16) weitergegeben und in einem Messschritt (5) werden die markierten Partikel in der Nanoindentiereinheit (16) durch eine Nanoindentierung vermessen.Die Erfindung betrifft auch eine Messeinrichtung (10) zum Ausführen des Verfahrens (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Messeinrichtung hierfür.
Üblicherweise wird ein neues Autoteil auf die technische Sauberkeit hin geprüft, um das Autoteil und ein Kraftfahrzeug mit dem eingebauten Autoteil beim Nutzen nicht zu beschädigen. Aufgrund ständig steigender Anforderungen an die technische Sauberkeit steigt auch der Messaufwand für die Hersteller der Autoteile. Üblicherweise werden bei einem Autoteil die Anzahl und die Größe der Schmutzpartikel geprüft. Diese sind durch bereits bekannte Verfahren überprüfbar. Die Partikelhärte kann jedoch mit bekannten Verfahren nur mit einem hohen Aufwand bestimmt werden. So ist beispielweise ein Verfahren bekannt, bei dem zuerst die Zusammensetzung - also die Materialien - der Schmutzpartikel mittels einer energiedispersiven Röntgenspektroskopie bestimmt und anschließend die Partikelhärte gemäß der in der Fachliteratur aufgeführten Härte für die bestimmten Materialien angegeben wird. Da die Schmutzpartikel teilweise aus mehreren Materialien zusammengesetzt sind, ist ein derartiges Verfahren sowohl aufwändig als auch ungenau.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Analyse der technischen Sauberkeit eines Autoteils und eine Messeinrichtung zum Ausführen des Verfahrens bereitzustellen, bei denen die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils geeignet und mit einer Messeinrichtung, die eine Optikeinheit und eine Nanoindentiereinheit aufweist, durchführbar. In einem Vorbereitungsschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in dem Autoteil haftende Partikel ausgespült und an einem Filtermedium abgeschieden. Nach dem Vorbereitungsschritt wird das Filtermedium mit den abgeschiedenen Partikeln zu der Optikeinheit weitergegeben. In einem Analyseschritt werden dann die an dem Filtermedium abgeschiedenen Partikel in der Optikeinheit mikroskopisch analysiert und die zu vermessenden Partikel ausgesucht. In einem Markierschritt werden die ausgesuchten Partikel in der Optikeinheit markiert und nach dem Markierschritt wird das Filtermedium mit den markierten Partikeln zu der Nanoindentiereinheit weitergegeben. In einem Messschritt werden dann die markierten Partikel in der Nanoindentiereinheit durch eine Nanoindentierung vermessen. Als Nanoindentierung wird dabei ein Messverfahren bezeichnet, bei dem die Härte eines Partikels durch die Nanoindentiereinheit vermessen wird. Dabei wird eine Messspitze - üblicherweise eine Diamantspitze - auf der Oberfläche des Partikels angeordnet und hineingedrückt. Über die Eindringtiefe der Messspitze in das Partikel und die dazu aufgewendete Kraft wird dann rechnerisch die Härte des Partikels bestimmt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren müssen zur Analyse der technischen Sauberkeit eines Autoteils ausschließlich die Optikeinheit und die Nanoindentiereinheit abgefahren werden und das Verfahren kann dadurch deutlich beschleunigt werden. Insbesondere kann die Härte des Partikels mit der Nanoindentiereinheit direkt und dadurch schnell gemessen werden. Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Analyse der technischen Sauberkeit eines Autoteils zuverlässig und automatisiert erfolgen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in dem Vorbereitungsschritt die an dem Filtermedium abgeschiedenen Partikel an dem Filtermedium mit einem Haftmittel fixiert werden. Insbesondere kann dadurch ein Verschieben der Partikel auf dem Filtermedium verhindert werden, so dass die in der Optikeinheit markierten Partikel beim Weitergeben an die Nanoindentiereinheit ihre Position beibehalten. Des Weiteren wird ein Verschieben der einzelnen Partikel auf dem Filtermedium während des Messschritts in der Nanoindentiereinheit verhindert und die Reproduzierbarkeit der Nanoindentierung erhöht. Dadurch kann mit dem Verfahren die Zuverlässigkeit der Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils erhöht werden.
Vorteilhafterweise kann in dem Analyseschritt die an dem Filtermedium abgeschiedenen Partikel mikroskopisch nach der Größe und/oder nach der Anzahl und/oder nach der Zusammensetzung und/oder nach der Struktur und/oder nach der Form klassifiziert und gezählt werden. Dazu kann die Optikeinheit ein Mikroskop und insbesondere bevorzugt ein Partikelzählmikroskop umfassen, mit dem die an dem Filtermedium abgeschiedenen Partikel mikroskopisch klassifiziert und gezählt werden. So können die an dem Filtermedium abgeschiedenen Partikel nach der Zusammensetzung in eine metallische und in eine nichtmetallische Partikelgruppe und/oder nach der Größe statistisch klassifiziert werden. Dadurch kann mit dem Verfahren die Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils umfassend erfolgen und die Zuverlässigkeit der Analyse erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich können in dem Analyseschritt die zu vermessenden Partikel nach der Größe und/oder nach der Anzahl und/oder nach der Zusammensetzung und/oder nach der Struktur und/oder nach der Form ausgesucht werden. Beispielweise können eins oder mehrere Partikel in einem vorbestimmten Größenbereich und/oder mit einer vorbestimmten Struktur und/oder mit einer vorbestimmten Zusammensetzung und/oder in einer vorbestimmten Anzahlgruppe und/oder in einer vorbestimmten Formgruppe ausgesucht werden. Die zu vermessenden Partikel können dabei sowohl manuell als auch automatisch ausgesucht werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in dem Analyseschritt mehrere Analyseteilschritte unter jeweils einer anderen Lichtquelle durchgeführt werden. Dabei wird durch die jeweilige Lichtquelle eine elektromagnetische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich erzeugt. Bevorzugt wird dabei durch die jeweilige Lichtquelle eine elektromagnetische Strahlung in dem sichtbaren Wellenlängenbereich oder in dem ultravioletten Wellenlängenbereich erzeugt. Insbesondere können in dem Analyseschritt die an dem Filtermedium abgeschiedenen Partikel dadurch zuverlässig und umfassend analysiert werden. Dadurch kann auch die Zuverlässigkeit der Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils mit dem Verfahren erhöht werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass in dem Markierschritt eine Position des zu vermessenden Partikels auf dem Filtermedium gespeichert wird. In dem Messschritt werden dann das Filtermedium und/oder die Nanoindentiereinheit entsprechend der gespeicherten Position des zu vermessenden Partikels verfahren, so dass das zu vermessende Partikel vermessen werden kann. Insbesondere kann dadurch das Verfahren automatisch und schnell durchgeführt werden ohne dass die Zuverlässigkeit des Verfahrens negativ beeinflusst wird.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass in dem Messschritt in der Nanoindentiereinheit die Härte der zu vermessenden Partikel vermessen und abgespeichert wird. Als Nanoindentierung wird dabei ein Messverfahren bezeichnet, bei dem die Härte eines Partikels vermessen wird. Dabei wird eine Messspitze - üblicherweise eine Diamantspitze - auf der Oberfläche des Partikels angeordnet und hineingedrückt. Über die Eindringtiefe der Messspitze in das Partikel und über die dazu aufgewendete Kraft wird dann rechnerisch die Härte des Partikels bestimmt. Die Nanoindentierung wird dabei durch die dafür geeignete und entsprechend ausgestaltete Nanoindentiereinheit durchgeführt.
Zusammenfassend können in dem erfindungsgemäßen Verfahren die in dem zu untersuchenden Autoteil haftende Partikel nach der Größe und/oder nach der Anzahl und/oder nach der Zusammensetzung und/oder nach der Struktur und/oder nach der Form klassifiziert und gezählt werden. Ferner kann auch die Härte der in dem zu untersuchenden Autoteil haftenden Partikel aufwandreduziert gemessen werden. Dabei kann in dem oben beschriebenen Verfahren die Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils schnell, zuverlässig und automatisiert erfolgen.
Die Erfindung betrifft auch eine Messeinrichtung zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils, wobei die Messeinrichtung eine Optikeinheit und eine Nanoindentiereinheit aufweist. Erfindungsgemäß ist die Messeinrichtung zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens ausgelegt. Die Optikeinheit kann vorteilhafterweise einen Mikroskop, bevorzugt einen Partikelzählmikroskop, und wenigstens eine Lichtquelle umfassen, mit der eine elektromagnetische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich erzeugbar ist. Bevorzugt erzeugt dabei die jeweilige Lichtquelle eine elektromagnetische Strahlung in dem sichtbaren Wellenlängenbereich oder in dem ultravioletten Wellenlängenbereich. Die Nanoindentiereinheit kann vorteilhafterweise einen verfahrbaren Prüfkopf mit einer Messspitze umfassen, mit der die Härte des zu vermessenden Partikels messbar ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt einen schematischen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils in einer Messeinrichtung 10. In einem Vorbereitungsschritt 2 des Verfahrens 1 werden in dem Autoteil haftende Partikel 11 ausgespült und an einem Filtermedium 12 abgeschieden. Nach Bedarf können die an dem Filtermedium 12 abgeschiedenen Partikel 11 an diesem mit einem Haftmittel - wie beispielweise einem Kleber - fixiert werden, um ein Verschieben der Partikel 11 an dem Filtermedium 12 zu verhindern. Nach dem Vorbereitungsschritt 2 wird das Filtermedium 12 mit den abgeschiedenen Partikeln 11 zu einer Optikeinheit 13 der Messeinrichtung 10 weitergegeben.
In einem Analyseschritt 3 werden dann die an dem Filtermedium 12 abgeschiedenen Partikel 11 in der Optikeinheit 13 mikroskopisch analysiert und die zu vermessenden Partikel 11 ausgesucht. Dabei können die an dem Filtermedium 12 abgeschiedenen Partikel 11 mikroskopisch nach der Größe und/oder nach der Anzahl und/oder nach der Zusammensetzung und/oder nach der Struktur und/oder nach der Form klassifiziert und gezählt werden. Dazu kann die Optikeinheit 13 einen Mikroskop 14 und eine Lichtquelle 15 umfassen. Die Lichtquelle 15 kann dabei eine elektromagnetische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich erzeugen, so dass die an dem Filtermedium 12 abgeschiedenen Partikel 11 zuverlässig und umfassend analysiert werden können. Die zu vermessenden Partikel 11 können dann manuell oder automatisiert nach der Größe und/oder nach der Anzahl und/oder nach der Zusammensetzung und/oder nach der Struktur und/oder nach der Form ausgesucht werden.
In einem Markierschritt 4 des Verfahrens 1 werden nun die ausgesuchten Partikel 11 in der Optikeinheit 13 markiert, wobei die Position der markierten Partikel 11 auf dem Filtermedium 12 abgespeichert wird. Nach dem Markierschritt 4 wird in dem Verfahren 1 das Filtermedium 12 mit den markierten Partikeln 11 zu einer Nanoindentiereinheit 16 der Messeinrichtung 10 weitergegeben. In einem Messschritt 5 des Verfahrens 1 verfahren zuerst das Filtermedium 12 und/oder die Nanoindentiereinheit 16 entsprechend der in dem Markierschritt 4 gespeicherten Position, so dass das zu vermessende Partikel 11 vermessen werden kann. Die Nanoindentiereinheit 16 kann dazu einen verfahrbaren Prüfkopf aufweisen. Sobald die Position an dem zu vermessenden Partikel 11 erreicht ist, wird das markierte Partikel 11 durch eine Nanoindentierung vermessen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren 1 muss zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils ausschließlich die Optikeinheit 13 und die Nanoindentiereinheit 16 abgefahren werden und das Verfahren 1 kann dadurch deutlich beschleunigt werden. Insbesondere kann die Härte des Partikels 11 mit der Nanoindentiereinheit 16 direkt und dadurch schnell gemessen werden. Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren 1 die Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils zuverlässig und automatisiert erfolgen.

Claims

Verfahren (1) zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils mit einer Messeinrichtung (10), die eine Optikeinheit (13) und eine Nanoindentiereinheit (16) aufweist, - wobei in einem Vorbereitungsschritt (2) in dem Autoteil haftende Partikel (11) ausgespült und an einem Filtermedium (12) abgeschieden werden; - wobei nach dem Vorbereitungsschritt (2) das Filtermedium (12) mit den abgeschiedenen Partikeln (11) zu der Optikeinheit (13) weitergegeben wird; - wobei in einem Analyseschritt (3) die an dem Filtermedium (12) abgeschiedenen Partikel (11) in der Optikeinheit (13) mikroskopisch analysiert und die zu vermessenden Partikel (11) ausgesucht werden; - wobei in einem Markierschritt (4) die ausgesuchten Partikel (11) in der Optikeinheit (13) markiert werden; - wobei nach dem Markierschritt (4) das Filtermedium (12) mit den markierten Partikeln (11) zu der Nanoindentiereinheit (16) weitergegeben wird; und - wobei in einem Messschritt (5) die markierten Partikel in der Nanoindentiereinheit (16) durch eine Nanoindentierung vermessen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Vorbereitungsschritt (2) die an dem Filtermedium (12) abgeschiedenen Partikel (11) an dem Filtermedium (12) mit einem Haftmittel fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Analyseschritt (3) die an dem Filtermedium (12) abgeschiedenen Partikel (11) mikroskopisch nach der Größe und/oder nach der Anzahl und/oder nach der Zusammensetzung und/oder nach der Struktur und/oder nach der Form klassifiziert und gezählt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Analyseschritt (3) die zu vermessenden Partikel (11) nach der Größe und/oder nach der Anzahl und/oder nach der Zusammensetzung und/oder nach der Struktur und/oder nach der Form ausgesucht werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass in dem Analyseschritt (3) mehrere Analyseteilschritte unter jeweils einen anderen Lichtquelle (15) durchgeführt werden, und - dass durch die jeweilige Lichtquelle (15) eine elektromagnetische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich, bevorzugt in dem sichtbaren Wellenlängenbereich oder in dem ultravioletten Wellenlängenbereich, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass in dem Markierschritt (4) eine Position des zu vermessenden Partikels (11) auf dem Filtermedium (12) gespeichert wird, und - dass in dem Messschritt (5) das Filtermedium (12) und/oder die Nanoindentiereinheit (16) entsprechend der gespeicherten Position des zu vermessenden Partikels (11) verfahren werden, so dass das zu vermessende Partikel (11) vermessen werden kann.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messschritt (5) in der Nanoindentiereinheit (16) die Härte der zu vermessenden Partikel (11) vermessen und abgespeichert wird.
Messeinrichtung (10) zur Analyse technischer Sauberkeit eines Autoteils, wobei die Messeinrichtung (10) eine Optikeinheit (13) und eine Nanoindentiereinheit (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (10) zum Ausführen des Verfahrens (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgelegt ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikeinheit (13) einen Mikroskop (14) und wenigstens eine Lichtquelle (15) umfasst, mit der eine elektromagnetische Strahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich erzeugbar ist.
Messeinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanoindentiereinheit (16) einen verfahrbaren Prüfkopf mit einer Messspitze umfasst, mit der die Härte des zu vermessenden Partikels (11) messbar ist.