Fraunhofer ITWM: Prüfverfahren für sichere Airbag-Auslösung

Schichtdickenmessung: auch für ungleichmäßige Strukturen?

Die Abteilung Materialcharakterisierung und -prüfung am ITWM nahm sich dieser Aufgabe an, genauer gesagt die Forschungsgruppe „Optische Terahertz-Messtechnik“, welche bereits Prüfmethoden für die Dickenmessung von Mehrschichtlacken im Automobilbereich entwickelt hatte.

Geprüft werden musste, ob sich die sogenannte Terahertz-Messtechnik auch für die ungleichmäßige Struktur von Slush-Häuten einsetzen lässt und ob sich die Dicke beider Schichten sicher damit bestimmen lässt. So viel vorweg: Es gelang.

„Die Terahertz-Technologie ist im Vergleich zur Technologie anderer Spektralbereiche vergleichsweise jung, und über die letzten Jahre hat sich die Schichtdickenmessung als einer der vielversprechendsten Anwendungsfälle herausgestellt“, erklärt Daniel Molter, Leiter der Forschungsgruppe Optische Terahertz-Messtechnik am ITWM.

Laut Molter werden spezielle Laser dazu genutzt, „deren Pulse wir mit einem photoleitenden Schalter in Terahertz-Pulse umwandeln“. Es entstehe ein kurzer elektromagnetischer Impuls.

„Dieser wird dann auf ein Mehrschichtsystem geschickt, und bei jedem Schichtübergang – zum Beispiel von der Luft zum überprüften Material und dann zu einem Metall – entsteht ein Zwischenreflex. Der zeitliche Unterschied zwischen den Reflexen lässt Rückschlüsse auf die Dicke der einzelnen Schichten zu, wenn man deren optische Eigenschaften kennt", erklärt der Forscher.

Unproblematisch bei Mehrschichtlacksystemen mit homogener Struktur und gut definierten Grenzschichten, so Molter. Aber bei ungleichmäßig aufgebauten, mit Luftblasen durchsetzen Schichten von Slush-Häuten? Dazu musste die bestehende Methodik weiterentwickelt werden.

Mobiles Messystem vor Ort

Heraus kam schließlich ein mobiler Rollwagen, damit die Messung direkt vor Ort nach der Produktion der Slush-Häute durchgeführt werden kann - mit handgeführtem, 3D-gedrucktem Messkopf, extra entwickelter Software, Touchscreen mit ausziehbarer Tastatur sowie drahtlosem Barcode/QR-Scanner zur Produkterfassung. Zudem werde eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sichergestellt, heißt es von Seiten der Forschergruppe.

Zur Qualitätskontrolle einer fertig produzierten Slush-Haut muss den Entwicklern zufolge der Messkopf an vorab definierten Punkten aufgesetzt werden. Bei erfolgreicher Messung ertönt ein akustisches Signal, die Schichtdicken werden im Display dargestellt.

Denkbar seien auch weitere Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise die Messung anderer Kunststoffschichten im Cockpit. „Im Prinzip eignet sich das System überall dort, wo Wandstärken von etwa 10 µm bis hin zu wenigen Millimetern gemessen werden sollen und ein handgehaltenes System von Vorteil ist“, so Molter.