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SensorenKomplette Lösungen für smarte Anwendungen

Rutronik auf der Sensor+Test

Auf der Sensor + Test 2017 präsentiert die Rutronik Elektronische Bauelemente unter Rutronik Smart komplette Lösungen für smarte Anwendungen innerhalb des Internet of Things. 

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DruckmessfolienAndruckkräfte präzise erfassen

Die Überprüfung einer parallelen Ausrichtung von Maschinen- teilen oder auch die Druckverteilung bei Flächenpressungen gehören zu den typischen Messungen im Maschinen- und Anlagenbau – und das klingt erst einmal relativ kompliziert. Dass man dies nicht nur einfach, sondern auch wirtschaftlich lösen kann, zeigt ein erprobtes Druckmessverfahren mit einer beschichteten Kunststofffolie.

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Druckmessfolien: Andruckkräfte präzise erfassen

Der Prescale Film von Fujifilm ist eine mit Mikrokapseln beschichtete Kunststofffolie, die unter Einwirkung eines definierten Drucks aufplatzt. Die darin enthaltene Flüssigkeit ergießt sich in die Farbentwicklungsschicht, wodurch ein rot gefärbter Bereich entsteht, dessen Intensität abhängig von der Höhe der einwirkenden Pressung ist. Die Druckmessfolien stehen als ein- oder zweilagige Folien zur Verfügung. Der einlagige Typ ist mit 90 µm (±5µm) extrem dünn und kann sehr vielseitig für mittlere bis hohe Druckbereiche eingesetzt werden. Die zweilagige Variante mit 110 µm (±5µm) ist für niedrige bis mittlere Druckbereiche vorgesehen. Hier trägt die erste Folienlage eine Schicht unterschiedlich großer Mikrokapseln. Diese platzen unter einem Druck auf und geben eine Flüssigkeit frei, die dann mit einer hochempfindlichen Schicht der zweiten Lage reagiert. Das Auflösungsvermögen für beide Typen liegt bei 0,125 Millimeter. Die Folien sind als Rollenmaterial mit einer Standardbreite von 27 Zentimeter in unterschiedlichen Empfindlichkeiten verfügbar – von 0.05 bis 300 MPa. Je nach Höhe der Druckbelastung sind sieben verschiedene Folientypen verfügbar.
Die Handhabung des Prescale Films ist denkbar einfach, muss er doch nur auf die benötigte Größe zugeschnitten und zwischen den Kontaktflächen eingesetzt werden.

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Visuelle und messtechnische Auswertung

Nach der Druckbeaufschlagung wird der Film entnommen und ausgewertet. Dies erfolgt entweder visuell oder messtechnisch. Um visuell eine qualitative Auswertung der Druckwerte zu erlangen, sind jedem Filmtyp Farbskalen beigelegt, so dass der Anwender über einen Vergleich der Farbmarkierungen mit einer Farbskala den effektiven Druck ermitteln kann. Bei der messtechnischen Auswertung wird der Film über einen Flachbettscanner in die Auswertesoftware FPD-8010E von Fujifilm eingelesen. Sie erfüllt Kriterien wie Mehrfarben-Präsentation der Resultate, Darstellung und Bewertung der resultierenden Kräfte, statistische Daten, 3D-Darstellung, polare Koordinaten sowie eine große Anzahl weiterer Funktionen. Die ermittelten Messwerte reichen von der aufgewendeten Kraft, über den Maximal- und Durchschnittsdruck bis hin zur Größe der mit Druck beaufschlagten Flächen. Mit Hilfe dieses Auswertesystems lassen sich Entwicklungsprojekte beschleunigen, Qualitätsstandards festlegen und Produktionsausbeuten, basierend auf detaillierten Messdaten und Analysen verbessern.

Die Anwendungen sind vielseitig: Beispielsweise die Druckverteilungen bei zusammengepressten Oberflächen, Dichtheitsprüfungen bei Motorblöcken oder auch zur Bestätigung einer gleichmäßigen Belastung zwischen zwei mechanischen Teilen. Weitere Möglichkeiten sind die Druckverteilungen von Pressen in Laminierprozessen sowie in Spritzwerkzeugen zur Prozess-Optimierung. Aber auch zur Überprüfung einer parallelen Ausrichtung von Maschinenteilen und Prozessanlagen können sie eingesetzt werden. Sonderfälle sind Abläufe, in denen eine Flüssigkeit auf die Folie trifft. Aber auch dies ist kein Problem, da bei dem zweilagigen Typ sowohl die Mikrokapseln als auch die Farbentwicklungsschicht jeweils von einem Polyester-Basisträger geschützt sind. Ist aufgrund der geforderten Druckwerte der einlagige Typ notwendig, muss allerdings eine mitgelieferte Schutzfolie eingesetzt werden. Letzteres gilt auch für den Hochtemperaturbereich, der immerhin bis maximal 400°C reicht.

Aufgrund der Foliendicke, der hohen Genauigkeit, der leichten Handhabung und des geringen Kostenaufwands wird Prescale Film bereits in vielen verschiedenen Anwendungen in Entwicklung, Qualitätssicherung oder Fertigungsprozessen erfolgreich eingesetzt.

Hinzu kommen viele wissenschaftliche Projekte. Eine technische Unterstützung für die Anwendung der Druckmessmethode in neuen Applikationen ist bei Fujifilm jederzeit abrufbar. Dr. Peter Stipp

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