Technologieforum

OCT sichert die Qualität dünner Schichten

Von der Hochglanzbroschüre bis zum Neuwagen: Lackschichten, die auch vor dem Kunden glänzen sollen, müssen glatt und gleichmäßig sein, um eine einwandfreie Qualität widerzuspiegeln. Die optische Kohärenztomografie (OCT) ist ein berührungsloses Messverfahren, das ursprünglich in der Augenheilkunde entwickelt wurde. Es kann hochauflösende zwei- und dreidimensionale Aufnahmen transparenter und semitransparenter Materialien liefern. Mit seiner hohen Messfrequenz von über hundert Kilohertz ermöglicht es die OCT aber auch, dünne und transparente Lackschichten von einem Mikrometer oder mehr anhand von Querschnittsbildern in der industriellen Produktion zu vermessen.

Interferometrisches Messprinzip

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat im Projekt ‚ifSidLa – Entwicklung eines Verfahrens zur interferometrischen Schichtdickenmessung von dünnen, gedruckten Lackfilmen‘ ein Messsystem auf Basis der Interferometrie geschaffen, mit dem sich dünne, transparente Lackschichten zuverlässig vermessen lassen. Aufgrund der flexiblen Bauweise lässt sich das System auch in die Produktion, oder genauer: in eine Auftragmaschine integrieren. Das System besteht aus einer Lichtquelle mit einer spektralen Bandbreite von etwa 300 Nanometer. Das Licht wird zu gleichen Teilen in einen Probenarm und in einen Referenzarm gespeist. Im Referenzarm wird es von einem Spiegel zurück reflektiert. Beim Probenarm erfolgt die Reflektion an der Probe. Ein Strahlteiler führt die beiden Lichtanteile zusammen – die Überlagerung beider Lichtanteile wird in einem Spektrometer gemessen. Da der Weg des Lichts beim Referenzarm immer gleich ist, der Weg beim Probenarm durch die unterschiedlichen Proben und Probenschichten variiert, können einzelne Schichten einer Probe untersucht und Schichtdicken von bis zu einem Mikrometer gemessen werden.

Schichtdickenmessung mit dem OCT-Messverfahren. Bild: Fraunhofer IPT

Anwendung in der Druckerei

In der Druckereipraxis birgt das beispielsweise einen Vorteil: Denn bis heute gibt es auf dem Markt kein Messgerät, das auf dem Druckbogen zuverlässig und direkt prüfen kann, ob die Lackschicht eine gleichmäßige Stärke aufweist. Die Lackschichtdicke des einzelnen Druckbogens wird nur geschätzt, indem der durchschnittliche Lackverbrauch dokumentiert wird. Diese Vorgehensweise ist jedoch sehr ungenau und gibt keine Aufschlüsse über die Qualität der Beschichtung jedes einzelnen Druckbogens. Ebenso verhält es sich in anderen industriellen Anwendungen, zum Beispiel beim Auftrag von Autolack und Lackschichten zur Beschichtung verschiedenster Bauteile.

Quelle und Bild: www.ipt.fraunhofer.de