Präzise und effizient: Automatisierte optische Messung zur Bestimmung der Rauheit und Mikrostruktur von Kolbenringlaufflächen
Federal-Mogul Powertrain und die NanoFocus AG (Oberhausen) haben gemeinsam ein automatisiertes Verfahren zur berührungslosen, optisch-konfokalen Messung der Rauheit und Mikrostruktur von Kolbenringen entwickelt. Bei der Gemeinschaftsentwicklung für die Produktionskontrolle und Qualitätssicherung in der Kolbenringfertigung bei Federal-Mogul Powertrain in Burscheid handelt es sich um die spezifische Kombination eines optischen Messsystems aus dem Hause NanoFocus mit einer Software und Kolbenring-Produktdatenbank von Federal-Mogul.
Kolbenringe tragen entscheidend zur Funktion und dem Emissionsverhalten von Motoren in Fahrzeugen bei. So ermöglichen die Kolbenringlösungen von Federal-Mogul Powertrain mit ihren optimierten Reibungs-, Verschleiß- und Dauerhaltbarkeitseigenschaften eine Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen sowie eine längere Motorlebensdauer. Als mechanisch stark beanspruchte Komponenten im Tribologie-System von Kolben, Kolbenring und Zylinder wird ihr Reibungs- und Verschleißverhalten durch funktionale Oberflächenstrukturierungen definiert.
Eine abtastende Rauheitsmessung auf den DuroGlide®-beschichteten LKZ®-Ölabstreifringen mit ihren konisch-zylindrischen Laufstegen und auf Stahllamellen gestaltet sich relativ aufwändig. Zudem kann ein Bedienereinfluss bei der Auswahl der richtigen Messstellen nicht ausgeschlossen werden. Eine gegenüber taktilen Verfahren bessere und effizientere Messtechnik-Lösung war gefragt.
Ulrich Lenhof, Manager Metrology Lab Burscheid und Leiter des Projektteams bei Federal-Mogul Powertrain: „Mit der NanoFocus AG in Oberhausen haben wir den passenden Messtechnik-Partner gefunden, um ein robustes, berührungsloses Messverfahren zur Bestimmung der Rauheit und Mikrostruktur von Kolbenringlaufflächen zu entwickeln, das unseren Anforderungen hinsichtlich Präzision, Qualität und Effizienz bestens entspricht.“
Marcus Grigat, COO der NanoFocus AG: „Das optisch-konfokale µsurf-Messsystem der NanoFocus AG wurde hardware- wie softwareseitig speziell für die Analyse von Kolbenringlaufflächen bei Federal-Mogul Powertrain angepasst und bietet die Möglichkeit zur fertigungsnahen Messung großer Stückzahlen.“ Dies wird zum einen durch ein benutzerfreundliches und effizientes Probenhandling realisiert, da Kolbenringe schnell eingelegt und für die Messung präzise positioniert werden können. Zudem sind der Messvorgang und die Messdatenauswertung voll automatisiert. Die Messstelle auf der Kolbenringlauffläche wird vom Messsystem halbautomatisch angefahren und anhand eines definierten Messflecks (0,8 x 0,8 mm2) gemessen. Anschließend erfolgt die automatische Analyse und Auswertung mittels einer speziellen Software von Federal-Mogul Powertrain, die auf die in der hauseigenen Kolbenring-Produktdatenbank hinterlegten Informationen zu den Rauheitskenngrößen Rk (Kernrautiefe) und Rpk (reduzierte Spitzenhöhe) zurückgreift.
Neben Burscheid ist der Einsatz dieser effizienten Speziallösung in den nächsten Jahren auch für weitere Federal-Mogul Powertrain Entwicklungs- und Produktionsstandorte für Kolbenringe geplant.
Quelle: Federal-Mogul
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