Reduzierung von Ausschuss in Hartlötöfen mit INFICON Augent® OPG550
Leckerkennung in Hartlötöfen: Ein neuer Ansatz zur Vermeidung von Ausschuss und zur Kosteneinsparung.
In der Automobilindustrie sind Präzision und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei der Herstellung von Radiatoren, die in Fahrzeugkühlsystemen verwendet werden. Eine der größten Herausforderungen bei Hartlötprozessen sind unentdeckte Luftlecks. Werden diese Lecks nicht rechtzeitig erkannt, können sie die Integrität der Lötstellen beeinträchtigen, was zu fehlerhaften Bauteilen führt, welche die Qualitätsstandards nicht erfüllen.
Luftlecks in Lötöfen können zu Oxidation führen. Sie stören die für ein optimales Löten erforderliche kontrollierte Atmosphäre und können letztlich zu schwachen oder unvollständigen Lötstellen führen. Zu den Folgen unentdeckter Lecks gehören erhöhter Ausschuss, kostspielige Nacharbeiten und das mögliche Versagen der Lötstelle. Infolgedessen sehen sich die Lieferanten mit Garantieansprüchen und Rufschädigung konfrontiert.
Eine effektive Leckdetektion ist daher von entscheidender Bedeutung, um die Produktionseffizienz zu gewährleisten, Materialabfall zu verringern und qualitativ hochwertige Komponenten zu liefern. Der Einsatz eines optischen Selbstplasma-Emissionsspektrometers (SP-OES) wie dem Augent OPG550 kann dieses Problem auf kosteneffiziente Weise lösen. Der Augent OPG550 ermöglicht eine in-situ Leckmessung, ist einfach zu integrieren und kann auch unter rauen Bedingungen eingesetzt werden. Eine detaillierte Erläuterung der Technologie erfolgt in einem späteren Abschnitt.
Herausforderung: Eine neue, robuste und kosteneffiziente Lösung zur Leckdetektion finden
Die Leckdetektierung ist sehr herausfordernd, da es sich um einen Prozess mit hohem Verschmutzungsgrad handelt. Normalerweise werden Öldiffusionspumpen zur Vakuumerzeugung eingesetzt. Der Nachteil dieser Technologie ist, dass Ölrückstände in der Prozessumgebung zurückbleiben können. Das stellt bei der Verwendung herkömmlicher Methoden mit Massenspektrometern ein Problem dar. Auch Leckdetektionsmethoden mit Druckanstiegsgeschwindigkeit erfüllen die Anforderungen nicht. Sie sind nicht echtzeitfähig und bei großen Vakuumkammern sehr zeitaufwendig.
Der Kunde suchte ein robustes und kosteneffizientes Leck- und Fehlererkennungssystem, das mindestens einen präventiven Wartungszyklus überstehen kann. Der Einsatz einer in situ SP-OES Lösung wie dem Augent OPG550 stellt einen neuen Ansatz zur Bewältigung der oben genannten Herausforderungen dar.
Lösung: Integration des Augent OPG550 in den Lötöfen
Um die Anforderungen der prozessbegleitenden Leckerkennung zu erfüllen, hat das Unternehmen den Augent OPG550 in seinen Lötofen integriert. Der Sensor wird für die Leckdetektion, Gesamtdruckmessung und andere Gasanalyseanwendungen verwendet.
Die SP-OES Technologie ermöglicht eine präzise und zuverlässige Erkennung von Luftlecks. So können Lecks nicht nur erkannt werden, wenn sie auftreten, sondern sogar, wenn sie kurz davor sind. Die Signalisierung erfolgt durch ein Ausgangssignal im Ampelstil. Dadurch ist es möglich, Leckagen vor dem Start zu erkennen und Abfall zu vermeiden. Der OPG550 ist in der Lage, in dieser harten Umgebung die erforderliche Zeit zu überleben. Darüber hinaus lässt sich die Sensorzelle bei der Wartung leicht reinigen, wodurch sich ihre Lebensdauer weiter verlängert. Der Sensor läuft seit einem Jahr und wird lediglich im Rahmen der regelmäßigen Wartung gereinigt. Am Ende seiner Lebensdauer kann die Sensorzelle einfach ausgetauscht werden, während die Elektronik wiederverwendet wird. Somit bleiben die Gesamtbetriebskosten (TCO) niedrig. Neben der optischen Plasmaanalyse zur Leckdetektion fungiert der OPG550 in dieser Anwendung auch als redundanter Drucksensor, um die Zuverlässigkeit des Systems zu erhöhen.
Die obigen Grafiken zeigen die Gasintensität für einen reibungslosen Ablauf, eine Früherkennung und ein Luftleck während des Prozesses. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Lösung sowohl für vorbeugende Wartung als auch für die Fehlererkennung eingesetzt werden kann.
Ergebnisse: Bessere Qualitätskontrolle und weniger Abfall
Mit dem neuen System konnte das Unternehmen eine erhebliche Reduzierung des Abfalls erreichen. Selbst in der anspruchsvollen Umgebung eines Hartlötofens, in der sich häufig Schmutz und Rückstände ansammeln, lieferte der Augent OPG550 eine konstante Leistung. Zwar muss der Sensor regelmäßig gewartet werden muss, beispielsweise durch Reinigen der optischen Durchführung, doch überwiegen die Vorteile bei weitem diesen geringen Wartungsaufwand. Durch den Einsatz der SP-OES Leckdetektionstechnologie erzielte das Unternehmen:
- Deutliche Verringerung des Ausschusses:
Luftlecks wurden in Echtzeit erkannt, wodurch verhindert werden konnte, dass defekte Komponenten in der Fertigungslinie weiterlaufen oder ein neuer Produktionslauf gestartet wird. - Verbesserte Prozesseffizienz:
Die schnellere Identifizierung von Problemen resultierte in einer geringeren Nachbesserung, weniger Wartung und einer gesteigerten Gesamtproduktivität, da es sich um eine vorausschauende Instandhaltungslösung handelte. - Höherer ROI:
Da ein Produktionslauf mehrere Tausend Euro kosten kann, ist der ROI bereits bei der Entdeckung eines einzigen Lecks gegeben. - Kosteneinsparung:
Die Minimierung des Materialabfalls führte zu einem erheblichen finanziellen Vorteil.
Anpassungsfähigkeit für andere Märkte
Die SP-OES-Technologie bietet erhebliche Vorteile, die über diese spezielle Anwendung hinausgehen. Sie kann an Branchen angepasst werden, die Vakuum- oder Lötöfen verwenden, und gewährleistet eine präzise und effiziente Leckdetektion. Dadurch profitieren Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, die Elektronikfertigung, die Medizintechnik und die industrielle Produktion von weniger Abfall, verbesserter Qualitätskontrolle und optimierten Fertigungsprozessen. Durch die Integration eines Augent® OPG550 können Unternehmen ihre betriebliche Effizienz steigern, Produktionsverluste minimieren und eine höhere Prozesszuverlässigkeit erreichen.
Mit RS232, PROFINET und EtherCAT lässt sich dieser Sensor sehr einfach in jedes Prozessleitsystem integrieren. Die intelligenten Ausgangssignale machen die Installation zusätzlicher Software und aufwändige Datenanalysen überflüssig. Für eine schnelle Inbetriebnahme und komfortable Datenvisualisierung steht eine Software-GUI zur Verfügung.
Schlussfolgerung
Durch die Integration des Augent OPG550 konnte dieser Hersteller von Automobilkomponenten eine große Produktionsherausforderung erfolgreich meistern und sowohl die Qualitätskontrolle als auch die Kosteneffizienz optimieren. Dieser Fall unterstreicht den Wert einer fortschrittlichen Leckdetektion in Produktionsumgebungen und beweist, dass selbst unter anspruchsvollen Bedingungen messbare Verbesserungen durch innovative Lösungen erzielt werden können. Insgesamt handelt es sich um eine robuste und kosteneffiziente Leckdetektionslösung für Vakuumöfen.
Neben der Leckdetektion kann das Augent OPG550 auch Feuchtigkeit erkennen oder reine Gase aufspüren. Da es sich um ein Doppelmessgerät handelt, kann es als fortschrittlicher Gesamtdrucksensor fungieren oder sogar Druckmessgeräte ersetzen sowie weitere Funktionen hinzufügen. Aufgrund der einfachen Tool-Integration ist diese Sensortechnologie die perfekte Lösung für die Leckdetektion vor Ort, die erweiterte Prozesskontrolle und die Fehlererkennung in Umgebungen, in denen RGAs nicht eingesetzt werden können.
Augent OPG550: Duales Messgerät für optische Gasanalyse und Gesamtdruckmessung
Das optische Plasmamessgerät Augent OPG550 von INFICON ist eine kompakte und intelligente Lösung für die Vakuumgasüberwachung.
Augent OPG550 vereint zwei Sensortechnologien in einem kompakten Gerät zur Gasartüberwachung von 1 x 10-7 bis 5 mbar und gleichzeitiger Messung des Gesamtdrucks von 1 x 10-7 mbar bis zur Atmosphäre. Der Augent OPG550 ist durch einen integrierten Pirani-Sensor zur Abschaltung des Plasmas oberhalb von 20 mbar geschützt. Die schnelle optische Messung erlaubt die Detektion von prinzipiell jeder Art von Gas.
Arbeitsprinzip, Anwendung und Integration
Der Augent OPG550 ist ein optisches Plasmamessgerät, das eine invertierte Magnetron-Plasmazelle zur Erzeugung von Plasma verwendet. Eine Hochspannung innerhalb der Plasmazelle beschleunigt Elektronen von den Kammerwänden in Richtung der zentralen Anode. Durch das vorhandene Magnetfeld werden die Elektronen in eine Kreisbewegung versetzt. Diese Elektronen stoßen mit den restlichen Gasatomen zusammen, wodurch ein Gemisch geladener Teilchen entsteht und ein Plasma gebildet wird. Der Ionisationsstrom ist direkt proportional zum Gesamtdruck.
Das entstehende Plasma emittiert Licht, dessen spektrale Eigenschaften von der Gasmischung abhängig sind. Dieses Licht wird durch ein optisches Fenster zur externen Beobachtung geleitet. Ein Lichtmessgerät digitalisiert das Lichtsignal auf Basis von Wellenlänge und Intensität.
Der intelligente Algorithmus des Augent OPG550 passt die optischen Daten an bekannte Gasspektren an, wodurch die Identifizierung der Gasspezies und der Gemischzusammensetzung erleichtert wird. Dadurch werden voranalysierte Daten bereitgestellt, Alarme aktiviert und Werte zur Überwachung oder Steuerung von Kundenwerkzeugen genutzt.
Der große Vorteil dieses Konzepts ist, dass es neben der Leckdetektion auch andere Funktionen wie Druckmessung, Gasanalyse, Feuchtigkeitserkennung und Endpunkterkennung bietet – je nach spezifischer Anwendung oder Anforderung. Der Sensor lässt sich sehr einfach in jede Werkzeugsteuerung integrieren, da er neben RS232 und einem Analogausgang auch Standard-Feldbusse wie EtherCAT oder PROFINET unterstützt. Er ist somit das ideale Gerät für Werkzeughersteller und Endanwender, die nach einer intelligenten Sensorlösung suchen.
Da dieser Sensor über verschiedene Schnittstellen und Intelligenz verfügt, kann er als in das Werkzeug integrierte Messlösung eingesetzt werden, für die keine zusätzliche Software und/oder geschultes Personal erforderlich ist.
Online-Seminare über Augent OPG550
Wenn Sie mehr über die Technologie hinter unseren Lösungen erfahren möchten und darüber, wie sie Ihren Prozess unterstützen können, empfehlen wir Ihnen, sich eines unserer Online-Seminare anzusehen. Sie können diese jederzeit online abrufen:
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