Durchführbarkeitsstudie zur Inline-Überwachung der Wärmeleitfähigkeit und der strukturellen Qualität von Kunststoffen im Heißextrusionsprozess mittels Infrarot-Thermographie
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Peter Meinlschmidt
Peter Meinlschmidt hat an der Carl-von-Ossietzky-Universität in Oldenburg sein Diplom in Physik erworben und dort fünf Jahre als wissenschaftlicher Mitarbeiter gearbeitet. Seit über zwanzig Jahren betreut er am WKI Forschungsprojekte im Bereich optische Messtechnik und Thermographie.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI), Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig
Jochen Aderhold studierte Physik an der Leibniz-Universität Hannover und promovierte im Fachbereich Elektrotechnik am Laboratorium für Informationstechnik, ebenfalls in Hannover. Im Jahr 2003 wechselte er ans WKI und bearbeitet dort die Gebiete Bildverarbeitung im infraroten Spektralbereich und Spectral Imaging.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI), Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig
and
Friedrich Schlüter
Friedrich Schlüter hat an der Carl-von-Ossietzky-Universität in Oldenburg Physik studiert und arbeitet seit 2001 am WKI. Der Schwerpunkt seiner Arbeiten liegt im Bereich Zerstörungsfreie Prüfung, insbesondere mittels Thermographie, sowie in der 3D-Messtechnik und der Verformungsmesstechnik.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI), Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig
Zusammenfassung
In der vorliegenden Arbeit wird über erste Ergebnisse eines Forschungsprojektes zur prozessintegrierten Messung der Wärmeleitfähigkeit von heißextrudierten Dämmstoffen und zur Erkennung möglicher struktureller Fehler mittels eines Wärmebildverfahrens berichtet. In Modellversuchen werden Laserimpulse und Kühlfinger benutzt, um auf einem Förderband transportierte Blöcke von Dämmstoffen positiv oder negativ thermisch anzuregen. Mittels einfacher, aber robuster Algorithmen ist es möglich, die Anregungsstellen automatisch zu erkennen und zu verfolgen und die Entwicklung ihrer infraroten Strahlungsintensitäten als Funktion der Zeit zu messen. Diese ist ein Maß für die relativ komplexe Zeitabhängigkeit der Oberflächentemperatur an den Anregungsstellen. Nach einer wahrscheinlich durch die Semitransparenz des Materials bedingten Anlaufphase folgt sie jedoch wenigstens für eine Zeit lang einer gut verstandenen Proportionalität zu t−0.5, aus der sich die Wärmeleitfähigkeit bestimmen lässt. Damit sind die Grundvoraussetzungen für eine Inline-Messung der Wärmeleitfähigkeit mit diesem Verfahren gegeben.
Abstract
This work presents first results of a research project aiming at the inline measurement of the thermal conductivity and the control of structural integrity of insulation materials produced by hot extrusion. In pilot experiments, blocks of insulation material are transported on a conveyor belt und heated by laser pulses or cooled by cooling fingers. Simple but robust algorithms enable an automated recognition and tracking of the excited areas and allow the measurement of their infrared radiation intensities. These are a measure or the rather complex time dependency of the surface temperature in the excited areas. After an initial phase presumably characterized by the semitransparency of the material, the intensities follow a well-understood proportionality to t−0.5 at least for some time, which allows the extraction of the thermal conductivity by fitting. Thus, the basic requirements for an inline measurement of the thermal conductivity by this technique are given.
Funding statement: Bundesministerium für Bildung und Forschung, (Grant/Award Number: ‚16ES0411K‘).
Über die Autoren
Peter Meinlschmidt hat an der Carl-von-Ossietzky-Universität in Oldenburg sein Diplom in Physik erworben und dort fünf Jahre als wissenschaftlicher Mitarbeiter gearbeitet. Seit über zwanzig Jahren betreut er am WKI Forschungsprojekte im Bereich optische Messtechnik und Thermographie.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI), Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig
Jochen Aderhold studierte Physik an der Leibniz-Universität Hannover und promovierte im Fachbereich Elektrotechnik am Laboratorium für Informationstechnik, ebenfalls in Hannover. Im Jahr 2003 wechselte er ans WKI und bearbeitet dort die Gebiete Bildverarbeitung im infraroten Spektralbereich und Spectral Imaging.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI), Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig
Friedrich Schlüter hat an der Carl-von-Ossietzky-Universität in Oldenburg Physik studiert und arbeitet seit 2001 am WKI. Der Schwerpunkt seiner Arbeiten liegt im Bereich Zerstörungsfreie Prüfung, insbesondere mittels Thermographie, sowie in der 3D-Messtechnik und der Verformungsmesstechnik.
Fraunhofer-Institut für Holzforschung (WKI), Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig
©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston
Articles in the same Issue
- Frontmatter
- Editorial
- Optical characterization of materials 2017
- Beiträge
- Considering spectral variability for optical material abundance estimation
- Automatic detection of fused tungsten carbides for the characterization of welding process
- Durchführbarkeitsstudie zur Inline-Überwachung der Wärmeleitfähigkeit und der strukturellen Qualität von Kunststoffen im Heißextrusionsprozess mittels Infrarot-Thermographie
- Non-invasive assessment of the bioburden of minced pork using a hand-held fluorescence device
- Evaluation and comparison of NIR multi-product calibration methods for Brix prediction
- THz imaging for recycling of black plastics
- Motion-based material characterization in sensor-based sorting
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