Innovatieve Infraroodtechnologie Jacob Composites optimaliseert zijn proefproductie van auto-onderdelen voor de buitenkant door gebruik te maken van de optris PI-warmtebeeldcamera. Constante temperatuurprofielen tijdens het thermovormingsproces garanderen een hoge kwaliteit en versterken de relatie met de klant. De Jacob Plastics Group combineert verschillende bedrijfstakken en bedrijven, elk met vele jaren ervaring. De divisie Jacob Composite houdt zich bezig met de verwerking van vezelversterkte, thermoplastische composietmaterialen, bijvoorbeeld voor de auto-industrie. Jacob biedt alles uit één hand – van ontwerp tot gepatenteerde oplossingen, inclusief de productie. Een bekende autofabrikant heeft Jacob Composite in 2010 de opdracht gegeven voor de productie van lichte bekledingsdelen voor de buitenkant van auto's. De proefproductie is momenteel in uitvoering. De platen die nodig zijn voor het thermovormingsproces hebben een dikte tussen 3,3 en 3,7 mm en zijn versterkt met glasvezel. Voordat ze tot perfecte bekledingsonderdelen worden gevormd, moeten de kunststofplaten worden verwarmd. Dit proces vindt plaats door middel van boven- en onderverwarming in een stralingsveld van de thermovormmachine. Na het verwarmingsproces worden de vezelversterkte platen in de vorm van de bekledingsdelen geperst en afgekoeld. De verwerkingstijd tussen het verwarmen en het vormen wordt daarbij tot een minimum beperkt.
Aanzienlijke reductie van productuitval met de optris PI-warmtebeeldcamera
Functionele groepen (zoals luchtinlaatopeningen) worden tijdens het vormproces op het onderdeel aangebracht. In de volgende stap wordt het bekledingsdeel met een laser op maat gesneden en gevormd voordat het naar de klant wordt gestuurd voor de eindmontage.
Procesoptimalisatie is het hoofddoel van de proefproductie bij Jacob Composite. Dit omvat het waarborgen van een stabiele serieproductie, een geoptimaliseerde cyclustijd en een minimale productuitval.
Tijdens de proefproductie trad incidenteel verbranding van de bekledingsdelen op door te hoge temperaturen, evenals kreukvorming door een te laag temperatuurprofiel. De grootste uitdaging tijdens het gehele proces was een constante temperatuurmonitoring voor de afstelling en bijstelling van de verwarmingselementen.
Michael Northington, Procesontwikkelaar R&D bij Jacob Plastics GmbH, rapporteert:
“Het aanvankelijke gebruik van pyrometers aan elke kant bleek inefficiënt vanwege variërende temperaturen over het gehele materiaaloppervlak. Ik overwoog ook om alle pyrometers in lijn te plaatsen. Maar het was erg moeilijk om een gemiddelde temperatuur te bereiken.”
De optris PI-warmtebeeldcamera bleek de perfecte oplossing te zijn. Dankzij een uitgebreide temperatuurmeting over het grootste deel van de vezelversterkte plaat kunnen individuele waarden zoals koude- en warmteplekken of gemiddelde waarden en temperatuurprofielen voor het gehele oppervlak worden aangegeven.
Een optris PI-warmtebeeldcamera met een groothoeklens van 64° is geïnstalleerd bij de boven- en onderverwarming van het stralingsveld. Om een gebied van 400 x 300 mm van de vezelversterkte plaat te dekken, is de camera op een afstand van 300 of 350 mm geïnstalleerd. Door de nabijheid van de verwarming werd de voorkant van de camera blootgesteld aan omgevingstemperaturen tot 350°C – te heet voor de optris PI zonder extra bescherming. Om dit probleem op te lossen, werd de warmtebeeldcamera in een koelomhulsel met waterkoeling geplaatst en voorzien van een ontkoppeld messing stuk aan de voorkant van de behuizing (om warmtestraling te reflecteren). Een constante omgevingstemperatuur voor de camera van 35 – 40 °C kon worden gewaarborgd. De optris PI Connect-software wordt gebruikt om de binnentemperatuur van de camera te monitoren en zorgt ervoor dat de maximale bedrijfstemperatuur van de optris PI van 50°C niet wordt overschreden.
Data-evaluatie en begeleiding door zelfgeprogrammeerde software
De evaluatie van de temperatuurdata vindt plaats via de optris PI Connect-software. De optris PI Connect is een uitgebreide infraroodcamerasoftware waarmee gebruikers temperaturen kunnen analyseren, documenteren en processen automatisch kunnen controleren. De software biedt video- en snapshotfuncties tot 120 Hz en beschikt over een hoog aanpassingsniveau met klant-specifieke instellingen.
Bij Jacob Composite wordt de datatransfer gerealiseerd via een COM-poortinterface in een zelf ontwikkeld gebruikersinterface. De software is ontwikkeld door het bedrijf novo.design (Neustadt/Aisch) voor Jacob Composite. De software zoekt naar nieuwe snapshots van beide camera’s binnen gedefinieerde tijdsintervallen. Tegelijkertijd worden beide temperatuurwaarden geselecteerd en opgeslagen. De belangrijkste informatie wordt weergegeven in een temperatuurgrafiek. Er vindt een directe alarmmelding plaats als de temperatuur buiten het ingestelde bereik valt. Om dit te garanderen, zijn vooraf een maximum- en minimumtemperatuur gedefinieerd.
“Om het werk bij de machine te vergemakkelijken, verschijnt het alarm in een pop-upvenster met een passende instructie voor de verantwoordelijke operator. Zo kunnen we snel reageren bij de machine,” meldt Michael Northington.
De camera’s zijn via een USB-interface verbonden met de pc. Een extra interface op de camera is de Process Interface (PIF), waarmee externe triggersignalen naar de camera kunnen worden gestuurd. Snapshots kunnen worden geactiveerd via de triggerinterface door een spanningssignaal dat afkomstig is van de machinebesturing. De laatste snapshots van de afzonderlijke kunststofplaten worden weergegeven in een overzichtshistorie en worden opgeslagen voor de documentatie van het proces.
Afbeelding 5: Gebruikersinterface van Jacob Composite. De datatransfer van de camerasoftware verloopt via een COM-poortinterface.
Ideale cyclustijd en vermindering van productuitval
De optimalisatie van de proefproductie door middel van betrouwbare temperatuurmonitoring voor het afstellen en bijstellen van de verwarmingsstralers is een duidelijk voordeel van de optris PI-warmtebeeldcamera voor Jacob Composite. Door het gebruik van de optris PI tijdens de aankomende serieproductie van de bekledingsdelen, zullen ideale cyclustijden van momenteel 65 seconden worden gerealiseerd, gebaseerd op een maximaal mogelijke warmte-output. Hierdoor zullen de productiviteit en outputhoeveelheid toenemen.
“De productuitval is door het constante temperatuurprofiel aanzienlijk verminderd,” verklaart Michael Northington, tevreden over de verbetering.
Het grootste voordeel voor Jacob Composite is de garantie van hoge kwaliteit. De hoge kwaliteitsvereisten van de klant kunnen worden gewaarborgd door de optimale instelling van de verwarmingstemperatuur, wat zowel klantbehoud als een toename in orderhoeveelheden bevordert.
Betrouwbaarheid van Optris-producten heeft overtuigd
“De beslissing bij Jacob Composite om voor de optris PI te kiezen, was duidelijk. Aangezien pyrometers al met succes worden gebruikt voor buigprocessen in buigmachines, leek het logisch om terug te vallen op de betrouwbare apparaten van Optris GmbH voor de nieuwe serieproductie,” informeert Andreas Theilacker, Regionaal Sales Manager bij Optris GmbH. “Ook de brede productlijn van infraroodmeetapparatuur, accessoires en software-aanbod was voordelig.”
Optris biedt niet alleen industriële warmtebeeldoplossingen (IP 67, ook bij industriële aansluitingen), maar ook belangrijke componenten zoals koelomhulsels of eenvoudige integraties met de machines via een USB-interface. De royalty-vrije, uitgebreide camerasoftware en het gratis gebruik van de verschillende softwareinterfaces (COM-poort, DLL) om relevante data door te geven aan de gebruikerssoftware waren bepalende factoren in de keuze voor de optris PI-warmtebeeldcamera.
Jacob Composite wil in de toekomst blijven vertrouwen op de producten van Optris. De aankoop van een extra optris PI voor mobiel gebruik binnen het bedrijf is al gepland voor dit jaar.
