Foil Thickness
Metallbänder und Folien werden in mehreren Schritten in Kaltwalzwerken hergestellt. Dabei wird die Dicke im Walzprozess kontinuierlich gemessen und geregelt. Meistens mittels Röntgenstrahler, bei dicken Materialien auch mit Wirbelstrom oder optischen Messsystemen. Eine Herausforderung ist die Messung von Metallfolien unter 10 µm. Optische Messsysteme kommen an die Grenzen der Signalauflösung oder scheitern an den Umgebungsbedingungen im Walzwerk. Und radiometrische Dickenmesssysteme haben mit einer Messgenauigkeit nicht besser als 0,1µm einen Messfehler größer als 1% bei einer 10µm Folie. Die Erfahrung aus 20 Jahren Messtechnik und Automation von Folienwalzwerken zeigt, dass radiometrische Messsysteme darüber hinausgehende Messfehler infolge mangelhafter Temperaturkompensation oder falscher Legierungskompensation zeigen, sodaß der Gesamt-Messfehler bei dünnsten Metallfolien deutlich über 1% liegt. Im Automatisierungssystem fällt dies nicht auf, da es keine Referenzmessung gibt. Und die Überprüfung des radiometrischen Messsystems erfordert üblicherweise die aufwändige gravimetrische Vermessung von Proben im Labor. Die Folge: der Inbetriebnehmer des Dickenmesssystems ist nicht mehr vor Ort, wenn die Messfehler erkannt werden. Und schlimmer: fehlerhaft gewalzte Coils werden verkauft und durch Weiterverarbeiter reklamiert.
Das metalscope von Namisens ist ein innovatives Messsystem, welches auf Basis induzierter Ströme die Dicke von Aluminiumfolien mit einer Signalauflösung von 0,01 µm (=10 nano meter) messen kann. Und dass direkt am Walzwerk oder in der Weiterverarbeitung, ohne aufwändige Probenentnahme. Ingenieurbüro Neukant ist Anwendungspartner der Namisens GmbH. Als Beratungsdienstleistung führen wir Messstudien durch und beraten Sie in der Anwendung des metalscope.
Ergebnisse von Versuchsmessungen in unserer Werkstatt sind unter den folgenden Registerkarten dokumentiert. Die Messungen wurden auf einem Messtisch mit darauf abgelegtem Muster durchgeführt. Der Dickensensor ist an einer manuell verschobenen Linearführung befestigt. Die Breitenposition wird mit einem an der Linearführung befestigten Präzisions-Anbaumessschieber erfaßt.
Für eine nochmals verbesserte thermische Stabilität bei der Dickenmessung wurde das metalscope mit einem selbst entwickelten geregelten Messplatz ergänzt.
Der Chart zeigt die Vermessung einer Aluminiumfolie an zwei Messtellen (1.: schwarz/grün 2.: orange/violett/rot):
Zeitkonstante für stabilen Messwert: < 500ms
Reproduzierbarkeit: besser 0,13%
An einer zweiten Materialprobe mit einer mittleren Dicke von 54,97µm wurde über die Breite von 550mm im Abstand von 25mm ein Dickenquerprofil aufgenommen. Mit Dicke2 sind Messwerte dargestellt, welche die gute Reproduzierbarkeit der Dickenmessung illustrieren. Die lokale Dickenabweichung bei 325mm konnte so bei der Zweitmessung bestätigt werden.
