Blechprüfung

Besser als das bloße Auge

Bildverarbeitung für Blechprüfung. Für Routine-Blechprüfungen hat Erichsen zusammen mit Stemmer Imaging ein Bildverarbeitungsmodul für einen zuverlässigeren Prüfablauf entwickelt.

Blechprobe mit weit fortgeschrittenem Riss nach einem Lochaufweitungsversuch. (Bild: Stemmer/Weissler)

Das erste Prüfverfahren für Bleche, die Tiefungsprobe, hat der Norweger A.M. Erichsen 1913 patentiert. Es führte zur internationalen Bekanntheit des Unternehmens Erichsen unter anderem für universelle Blechprüfgeräte für Untersuchungen an Tiefzieh-Aufweit-Proben. Dieser Standardversuch dient der Qualitätssicherung bei Blechen mit bis zu sechs Millimetern Stärke. Proben werden typischerweise am Anfang der zu verarbeitenden Coils genommen. Erichsen-Blechprüfmaschinen sind weltweit in Walzwerken, der Automobilindustrie und in Forschungslaboren im Einsatz.

Autos werden so konstruiert, dass die kinetische Energie bei einem Aufprall möglichst durch die Verformung von Teilen der Karosse außerhalb der Fahrgastzelle vernichtet wird. Die aus Gewichtsgründen aus möglichst dünnen Blechen geformten Profile etwa der Stoßfänger, Seitenträger, Türschweller, A-, B-, und C-Säulen, Querträger oder Dachbögen müssen die berechnete Steifigkeit liefern, die sich aus den realen Materialeigenschaften der Bleche ergibt. Weitere Beispiele sind Tiefziehteile wie Getränkedosen, Kartuschen, Hülsen, Wannen und Düsen, die bei der Herstellung aus Blechen gleichmäßige Wandstärken verlangen und keine Risse aufweisen dürfen. Auch hier wird das Ausgangsblech vorab geprüft. Dafür relevante Daten sind mit einfachen Zugversuchen zur Ermittlung der Streckgrenze nicht zu erzielen.

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Ein Versuch im Bereich der Blechprüfung ist das sogenannte Lochaufweitungsverfahren nach ISO 16630. Vor der eigentlichen Prüfung steht die Herstellung der Proben. Sie werden mit derselben Maschine gewonnen, die auch als Prüfmaschine zum Einsatz kommt. In die Mitte der rechteckigen Blechprobe wird ein Loch von zehn Millimetern Durchmesser gestanzt. Nach dem Einlegen der Blechprobe drückt ein konischer Stahldorn mittig von unten durch das zuvor in gleicher Richtung ausgestanzte Loch und weitet es so lange auf, bis Risse am Innenrand des Stanzlochs auftreten. Die Beobachtung der Risse erfolgte bisher durch eine erfahrene Bedienperson, die die Maschine beim Erkennen eines Risses manuell stoppt und den Durchmesser bestimmt. Das funktioniert durchaus – sonst könnte das Verfahren kein ISO-Standard von weltweiter Bedeutung sein.

Es geht aber besser – mit Bildverarbeitung: kein Personenbezug, keine Tagesformabhängigkeit, konstante Sichtverhältnisse. Das in seinen Parametern spezifizierte Prüfverfahren wird durch Bildverarbeitung mit einem reproduzierbaren Beobachtungsverfahren optimiert und führt zu zuverlässigeren Ergebnissen, mehr Genauigkeit, Wiederholbarkeit, engeren Toleranzen bei der Auswertung und einem in Bildern und Messwerten vollständig dokumentierten, digital verfügbaren Prüfablauf. Erichsen hat Kamera, Optik und Beleuchtung von Stemmer bezogen: eine diffus strahlende Ringleuchte, ein telezentrisches Objektiv sowie eine monochrome Flächenkamera mit eine Aufnahmegeschwindigkeit von 30 Bildern pro Sekunde und einer Auflösung von 30 Mikrometer pro Pixel, womit sie Risse ab 150 Mikrometer aufnimmt. Über zwei integrierte, frei programmierbare I/O erfolgt die Steuerung der integrierten SPS: Sobald bei einer typischen Ziehgeschwindigkeit von zehn Millimeter pro Minute den Beginn eines Risses in der Lochkante entdeckt wird, stoppt die Maschine. Sodann wird der innere Lochdurchmesser bestimmt. pb

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