DE102025100487A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Zusammensetzung dynamischer Lackteilchen. Ziel ist die Überwachung von Beschichtungsprozessen in der Spritzlackierung. Die Patentanmeldung wurde von der ai-quanton GmbH gemeinsam mit der Dualen Hochschule Sachsen in Dresden eingereicht.
Die Herausforderung
Die Qualität einer lackierten Oberfläche hängt stark von der Zusammensetzung des Lacks ab. Farbton, Welligkeit und weitere Oberflächeneigenschaften müssen übereinstimmen – auch wenn Teile in unterschiedlichen Werken oder Lackierstraßen beschichtet werden. Bei der Zerstäubung zerfällt der Lack in viele bewegte Teilchen. In ihnen sind Pigmente und Metallflakes verteilt. Ruhende Tropfen lassen sich mit Spektroskopie oder Mikroskopie untersuchen. Für bewegte Teilchen in einem Spray war bisher kein solches Verfahren bekannt.
Semi-transparent oder nicht-transparent?
Ein Lackteilchen durchquert einen geformten Lichtstrahl. Ein Teil des Lichts wird an seiner Oberfläche reflektiert, ein anderer Teil wird durch das Teilchen gebrochen. Im Inneren wird das Licht von den suspendierten Partikeln absorbiert und gestreut. Je mehr Pigmente und Flakes ein Teilchen enthält und je größer es ist, desto schwächer wird das gebrochene Licht.
Zwei Detektoren erfassen das Streulicht. Die Reihenfolge der Signal-Peaks zeigt, welches Licht dominiert. Dominiert das gebrochene Licht, ist das Teilchen semi-transparent. Dominiert das reflektierte Licht, ist es nicht-transparent.
Vom Zählen zur Zusammensetzung
Der relative Anteil semi-transparenter Teilchen in einem statistisch relevanten Ensemble beschreibt die Zusammensetzung der Lackteilchen. Er spiegelt die Partikelkonzentration und die Größe der suspendierten Partikel wider. Zusätzlich lässt sich die größtmögliche mittlere Größe der semi-transparenten Teilchen bestimmen. Beide Werte korrelieren und können sich gegenseitig überprüfen.
Die Signalverarbeitung ist einfach: Es müssen nur die Maxima der Streulichtsignale erkannt werden. Das ermöglicht kompakte und kostengünstige Messgeräte. Optional kann ein Modell des maschinellen Lernens die Teilchen anhand der Signalform eines einzigen Detektors klassifizieren.
Anwendungen
Das Verfahren unterstützt die Überwachung und Optimierung der Spritzlackierung, zum Beispiel in der Automobillackierung mit Rotationszerstäubern. Es hilft, Veränderungen der Lackeigenschaften und Unregelmäßigkeiten bei der Teilchenbildung frühzeitig zu erkennen. Bei ai-quanton wird das Prinzip in SprayQuantAI® SQA2 eingesetzt, das mit zwei Detektorkanälen transparente und nicht-transparente Tropfen unterscheidet.
Offenlegungsschrift (Titelseite): DE102025100487A1 (PDF) · DEPATISnet
