DE19623183A1

DE19623183A1 - Verfahren zum Lokalisieren von Materialgleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen

Info

Publication number: DE19623183A1
Application number: DE1996123183
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Keim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1997-12-18

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Lokalisieren von Materialungleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen u. dgl. sowie zum Erfassen von lokalen Veränderungen von formabhängigen Werkstückausgestaltungen u. dgl. in Körpern.

Das Lokalisieren von Materialungleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen u. dgl. sowie das Erfassen von lokalen Veränderungen von formabhängigen Werkstückausgestaltungen, beispielsweise von unterschiedlichen Materialstärken und ähnlichem, spielt bezüglich der Qualität von gegossenen, gespritzten, gepreßten, gewalzten, gesinterten und ähnlich hergestellten Körpern eine wichtige Rolle. Aus lokalisierten Materialungleichverteilungen kann beispielsweise auf Eigenspannungen im zu untersuchenden Körper geschlossen werden, welche wiederum unter sich ändernden Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Hitze, Kälte, äußere mechanische und dynamische Belastungen, chemische Einflüsse u. dgl. zu unerwünschten Rissen und Zerrüttungen in dem Körper und letztlich auch zu dessen Zerstörung führen können.

Insbesondere bei spritzgegossenen und extrudierten Werkstücken können durch unerwünschte turbulente Strömungen des Materials beim Einspritzvorgang punktuelle Materialungleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen in den Werkstücken auftreten. Bei der Weiterverarbeitung dieser durch Urformen bzw. Umformen hergestellten Körpern kommt es nicht selten vor, daß infolge von Materialungleichverteilungen oder auch von form- und konstruktionsbedingten Ausgestaltungen des Körpers unter sich ändernden Umwelteinflüssen unerwünschte Materialänderungen oder Materialschäden auftreten.

Bei bekannten Verfahren, bei denen Materialentmischungen und Materialungleichverteilungen in Körpern lokalisiert werden, wird der zu untersuchende Körper an potentiellen Materialungleichverteilungsstellen analytisch, beispielsweise mikroskopisch untersucht. Dazu muß der zu untersuchende Körper speziellen Anforderungen genügen bzw. mikroskopgängig sein. Ein Bearbeiten und unter Umständen ein Zerstören des Körpers kann erforderlich sein, um Materialscherungen, turbulente Strömungen bzw. Materialungleichverteilungen und Materialanhäufungen sichtbar machen zu können. Diese Verfahren sind sehr aufwendig, zeitraubend und teuer.

Weiterhin sind gattungsgemäße Verfahren bekannt, bei denen temperatur- und/oder konzentrationsabhängige Volumenänderungen eines in einer geeigneten Haltevorrichtung fixierten festen Probekörpers mittels einer ihn berührenden Schubstange auf einen induktiven Wegaufnehmer übertragen werden, dessen Ausgangssignal als momentanes Maß für das Körpervolumen in einer elektronischen Folgeschaltung verarbeitet, registriert und mit weiteren Meßgrößen verglichen wird. Diese Verfahren sind in erster Linie dazu geeignet, Stoffkonstanten, insbesondere Ausdehnungskoeffizienten von homogenen Stoffen zu bestimmen. Materialungleichverteilungen und Materialanhäufungen in den Probekörpern können nicht erfaßt werden.

Bei anderen bekannten gattungsgemäßen Verfahren wird die temperaturabhängige Gesamtvolumenänderung eines Probekörpers mittels eines mit einem geeigneten skalierten Meßokular versehenen Mikroskops registriert. Hierbei wird der Probekörper stets als ganzes, flächiges Objekt betrachtet, Materialungleichverteilungen und Materialanhäufungen können nicht erfaßt werden.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. des Anspruchs 4 hat demgegenüber den Vorteil, daß durch punktweise optische Betrachtung des Körpers Veränderungen und daraus Materialungleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen sowie Veränderungen infolge von formabhängigen und gestaltungsbedingten Werkstückausgestaltungen in dem Körper lokalisiert und erfaßt werden.

Obwohl verschiedene gattungsgemäße Verfahren bekannt sind, können mit keinem dieser Verfahren Materialungleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen in Körpern punktuell lokalisiert werden, ohne den Körper zu präparieren bzw. in seinem Ursprungszustand zu belassen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß der zu untersuchende Körper in keiner Haltevorrichtung fixiert werden muß, bzw. an keine Referenzpunkte angelegt werden muß. Die zu untersuchende Oberfläche des Körpers muß lediglich von einem entsprechenden Gerät optisch erfaßt werden. Für die optische Erfassung sind hochauflösende Kameras, oberflächenabtastende Laserstrahlen, Wärmebildkameras u. dgl. denkbar.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Verfahren zerstörungsfrei arbeitet. Die Oberfläche des Körpers muß nicht vorbehandelt, markiert oder in sonstiger Weise verändert werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die optisch erfaßten Daten digitalisiert und digital weiterverarbeitet. Durch diese Digitalisierung ist es ein leichtes, die optisch erfaßten, sich zeitlich ändernden Daten anzuzeigen, auszuwerten bzw. zu vergleichen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zu untersuchende Körper ein Verbundwerkstück. Gerade bei Verbundwerkstücken ist es von Bedeutung, Materialungleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen der verschiedenen Komponenten in den Verbundwerkstücken zu lokalisieren, da durch die Verwendung von verschiedenen Komponenten, wie beispielsweise Glasfaser und thermisch verformbarer Kunststoffe, eine zu Materialschwächungen führende, insbesondere unter Einwirkung von mechanischen Kräften oder Wärmeänderungen, Ungleichverteilung und/oder Anhäufungen dieser Komponenten nicht auszuschließen ist.

Nach einer vorteilhaften Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist das beheizbare Behältnis einen im Inneren des Behältnisses angeordneten, den zu untersuchenden Körper aufnehmenden Raum auf. Das beheizbare Behältnis weist weiterhin an mindestens einer Seite eine für eine Kamera durchsichtige Wandung auf. Auf der der durchsichtige Wandung zugewandten Seite des Behältnisses ist mindestens eine Kamera angeordnet, die den zu untersuchenden Körper optisch erfaßt. Die Auswertung der optischen Erfassung wird mittels einer Auswerteeinheit vorgenommen. Durch eine solche Einrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und unaufwendige Weise realisiert werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Anwendung der Erfindung in perspektivischer Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Fig. 1 zeigt den zu untersuchenden Körper, ein Kunststoffverbundteil 1, in einem beheizbaren Behälter 2, dessen Innentemperatur durch eine Regeleinheit 3 variierbar ist. Die Kamera 4 erfaßt die zu untersuchende Oberfläche des Kunststoffverbundteils 1 punktuell, die aufgenommen Daten werden an eine Auswerteeinheit 5 weitergeleitet und über einen Monitor 6 sichtbar gemacht.

Zum Lokalisieren von Materialungleichverteilungen und Materialanhäufungen wird das Kunststoffverbundteil 1 in den beheizbaren Behälter 2 eingelegt. Referenzpunkte od. dgl. an welche das Kunststoffverbundteil angelegt werden muß sind nicht vorhanden, es ist lediglich darauf zu achten, daß die zu untersuchende Seite des Kunststoffverbundteils 1 der Kamera 4 zugewandt ist.

Wird nun das Kunststoffverbundteil 1 unterschiedlichen Temperaturen aus gesetzt, so ändert es einerseits abhängig von den Komponenten aus denen es besteht, in folge deren verschiedener Ausdehnungskoeffizienten und Dichteverteilung sowie andererseits abhängig von seinen geometrischen Abmessungen und Materialstärken sein Volumen in bestimmten punktuellen Bereichen der Kunststoffverbundteils mehr, in anderen Bereichen weniger. Durch die punktuelle Erfassung der sich zeitlich verändernden Oberfläche des Kunststoffverbundteils werden punktuelle Ungleichheiten der Qualität der Oberflächenveränderung bestimmt. Von dem Monitor 6 werden verschiedene, punktuell aufgenommene und punktuell zu vergleichende Aufnahmen 7 angezeigt, aus denen dann auf Materialungleichverteilungen und Materialanhäufungen im zu untersuchen Körper geschlossen wird.

Alle der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung entnehmbaren Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Kunststoffverbundteil
2 Beheizbares Behältnis
3 Regeleinheit
4 Kamera
5 Auswerteeinheit
6 Monitor
7 Ausgewertete Aufnahmen

Claims

1. Verfahren zum Lokalisieren von Materialungleichverteilungen, Materialanhäufungen und Materialentmischungen u. dgl. sowie zum Erfassen von lokalen Veränderungen von formabhängigen Werkstückausgestaltungen u. dgl. in Körpern, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- der Körper wird erwärmt
- der sich erwärmende Körper wird optisch erfaßt
- die optische Erfassung erfolgt durch punktweise Betrachtung der Körperoberfläche
- die Oberflächenelemente werden registriert bzw. aufgenommen und bezüglich deren Veränderungen ausgewertet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erfaßten Daten digitalisiert werden und digital weiterverarbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zu untersuchende Körper ein Verbundwerkstück (1) ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3,
mit einem beheizbaren Behältnis (2),
mit mindestens einer Kamera (4) und
mit einer Auswerteeinheit (5)
dadurch gekennzeichnet,
daß das beheizbare Behältnis (2) einen im Inneren des Behältnisses angeordneten, den Körper aufnehmenden Raum aufweist,
daß das beheizbare Behältnis mindestens an einer Seite eine für die Kamera (4) durchsichtige Wandung aufweist,
daß auf der der durchsichtigen Wandung zu gewandten Seite des Behältnisses die Kamera angeordnet ist, die den zu untersuchenden Körper (1) optisch erfaßt und
daß die Auswertung der optischen Erfassung mittels einer Auswerteeinheit (5) vorgenommen wird.