Oberflächen unter der Lupe mit Hyperspektral-Imaging

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Die hyperspektrale Bildgebung macht nicht sichtbare Unterschiede an Oberflächen spektral sichtbar. Foto: SKZ

Das SKZ untersucht die Möglichkeiten hyperspektraler Bildgebung zur zerstörungsfreien Überprüfung von Oberflächenvorbehandlungen an Kunststoffen.

Das neue Forschungsprojekt „OF-HSI“, das Anfang März am SKZ gestartet wurde, nutzt Laser-Hyperspektral-Imaging, um Oberflächenvorbehandlungen und deren Güte unter die Lupe zu nehmen. Oberflächenvorbehandlungen haben einen maßgeblichen Einfluss auf nachfolgende Prozesse wie beispielsweise das Bedrucken, Lackieren, Kleben, Beschichten beziehungsweise Einfärben von Bauteilen. Zur Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen gibt es zahlreiche Verfahren, die mechanisch, nasschemisch oder auch physikalisch auf die Oberfläche einwirken und so ihre Eigenschaften verändern. Die bis dato üblichen Methoden zur Charakterisierung der behandelten Oberfläche sind entweder nicht zerstörungsfrei, kontaminieren die Oberflächen oder werden in der Industrie aus Kosten- und Zeitgründen häufig nur im Schadensfall oder stichprobenartig eingesetzt.

Spektroskopische Methode: Laserangeregte hyperspektrale Bildgebung

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird die spektroskopische Messmethode der laserangeregten hyperspektralen Bildgebung (HSI) zur Kontrolle der Oberflächenvorbehandlung nach den Behandlungsprozessen eingesetzt. Die HSI stellt eine Kombination der digitalen Bildgebung und der Spektroskopie (dafür existiert am SKZ eine eigene Gruppe) dar. So kann jeder Ortskoordinate der Oberfläche des Bauteils ein Spektrum zugeordnet werden. Hierdurch können Materialeigenschaften ortsaufgelöst ermittelt werden. Durch die Wahl eines passenden Lasers als Lichtquelle und einer geeigneten Hyperspektralkamera zur Aufnahme der angeregten Fluoreszenz wird das Messverfahren für die Detektion der Oberflächenvorbehandlung von Kunststoffen nutzbar.

Untersuchungen schon an vorbehandelten PP-Oberflächen

Erste Vorarbeiten am SKZ erzielten bereits vielversprechende Ergebnisse bei den Messungen von verschiedenen Vorbehandlungsmethoden auf Polypropylen (PP). Darauf aufbauend werden die Nutzbarkeit und Grenzen der HSI zur Bestimmung der Qualität ausgewählter Oberflächenvorbehandlungen im Forschungsvorhaben systematisch an weiteren Materialsystemen evaluiert. Ein Augenmerk liegt dabei auch auf der zeitlichen Stabilität der Oberflächenaktivierung. Zudem wird das Potenzial zur Detektion von Kontaminationen auf der Oberfläche untersucht.

Ziel des Projekts OF-HSI ist es, eine Möglichkeit zur bildgebenden, zerstörungsfreien Prüfung von Oberflächenvorbehandlungen aufzuzeigen, welche Anwendern in zahlreichen Branchen sowie Herstellern optischer Messsysteme zugutekommen soll. Interessierte Industrieunternehmen sind eingeladen, sich beim SKZ zu melden, um das Projekt kostenfrei zu begleiten und frühzeitig von den Ergebnissen zu profitieren.

sk