Gummi und Elastomere berührungslos messen: von der Daumenprüfung zur 100%-Kontrolle

Bei Gummi, Silikon und anderen Elastomeren versagt die klassische taktile Messtechnik oft genau dort, wo sie eigentlich greifen müsste. Die Werkstücke sind weich, die Oberfläche dunkel oder glänzend, und ein Messschieber verformt das Bauteil noch bevor er einen belastbaren Wert liefert. In vielen Betrieben bleibt am Ende nur die „Daumenprüfung“ übrig, das Streichen, Drücken und Fühlen der Dichtung. Ein numerischer Messwert entsteht dabei nicht.

Dieser Beitrag erklärt, warum taktile Messverfahren bei weichen und empfindlichen Werkstoffen scheitern, wie berührungslose Verfahren Wandstärke, Winkel, Profil und Ebenheit ohne Verformung erfassen und wie sich die Vollständigkeit umspritzter Dichtbauteile sowie der Verschleiß an elastomerbeschichteten Walzen zuverlässig prüfen lassen. Er zeigt außerdem, wie sich die stichprobenhafte Sichtprüfung in eine hundertprozentige Inline‑Kontrolle bei laufender Produktion verwandeln lässt.

Wichtige Punkte im Überblick

  • Die Antastkraft taktiler Messmittel verformt weiche Elastomere und verkratzt empfindliche Dichtflächen, sodass in der Praxis oft nur die subjektive Daumenprüfung bleibt.
  • 2D/3D Laser-Profilsensoren der Modellreihe LJ-X8000 erfassen Wandstärke, Winkel und Profil an Dichtungen und Gummiprofilen berührungslos, stabil von schwarzen bis glänzenden Oberflächen.
  • Ebenheit und Rauheit auf Elastomeren erfasst das 3D-Profilometer der Modellreihe VR flächig dort, wo taktile Tastschnittgeräte am weichen Material einsinken.
  • Eine Kombination aus Profil- und Bildauswertung weist die vollständige Umspritzung sicherheitsrelevanter Dichtbauteile objektiv nach, statt sie einer reinen Sichtkontrolle zu überlassen.
  • Weil die Sensoren berührungslos messen, wird aus der Stichprobe in dokumentierten Anwendungen eine 100%-Prüfung weicher Teile mit Zykluszeiten um eine Sekunde, angebunden über die Steuer-I/O an die Automatisierung.

Warum taktile Messtechnik an Gummi und Silikon scheitert

Der Grundkonflikt ist physikalisch. Ein taktiles Messgerät benötigt Antastkraft, um einen Punkt zu erfassen, und genau diese Kraft verformt ein weiches Elastomer. Das Ergebnis von Messschieber, Bügelmessschraube oder taktilem Koordinatenmessgerät hängt daher davon ab, wie fest angetastet wurde; die Werte sind nicht belastbar und nicht reproduzierbar. Bei dünnwandigen Dichtungen oder Silikonteilen ist die Verformung so groß, dass die Messung ihren Zweck verliert.

Hinzu kommt die Empfindlichkeit der Oberfläche. Funktionsflächen von Dichtungen dürfen nicht verkratzt werden und ein Taster kann Spuren hinterlassen. Zusätzlich erschwert das Material selbst optische Verfahren, denn dunkle, kontrastarme oder glänzende Oberflächen liefern einfachen Kamerasystemen zu wenig oder zu viel Reflexion. Insgesamt erklärt das, warum in der Praxis oft nur die „Daumenprüfung“ bleibt. Nicht aus Nachlässigkeit, sondern weil die verfügbaren Messmittel bei diesen Werkstoffen versagen. Gefordert ist ein berührungsloses Verfahren, das auch mit schwierigen Oberflächen zurechtkommt und einen dokumentierbaren Zahlenwert liefert.

Wandstärke, Winkel und Profil an Dichtungen und Gummiprofilen

Für die dimensionelle Prüfung weicher Profile sind 2D/3D Laser-Profilsensoren der Modellreihe LJ-X8000 das zentrale Werkzeug. Sie projizieren eine Laserlinie auf das Teil und erfassen das Querschnittsprofil mit mehreren Tausend Höhenpunkten, berührungslos und ohne jede Verformung. Damit lassen sich Wandstärke, Durchmesser, Winkel und Nuten an Dichtungen, Wischerprofilen und Gummiprofilen erfassen, auch am bewegten Teil. Entscheidend für diesen Anwendungsbereich: Die Sensoren erfassen ein breites Materialspektrum von schwarzen, gering reflektierenden bis hin zu glänzenden Oberflächen, und das weitgehend unabhängig vom Material. Gerade schwarze Gummiprofile, die einfachen optischen Systemen Probleme bereiten, werden so stabil erfasst.

Für die Prüfung im Messlabor ergänzt der digitale Messprojektor der Modellreihe IM-X das Bild: Dichtungsmaße wie Außen- und Innendurchmesser, Längen und Konturen werden im Durchlicht berührungslos und bedienerunabhängig erfasst, inklusive automatischem Protokoll. Transluzente Silikonteile lassen sich zusätzlich unter dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX betrachten und vermessen, wenn feine Details oder Übergänge im Vordergrund stehen. So entsteht eine Aufgabenteilung: der Profilsensor für Profil- und Wandstärkengeometrie am laufenden oder gedrehten Teil, der digitale Messprojektor für klassische Dichtungsmaße im Labor, das Mikroskop für die Detailbetrachtung.

Ebenheit und Rauheit auf Elastomeren flächig erfassen

Neben Profilmaßen sind an Elastomeren häufig Ebenheit, Rauheit und flächige Profilkennwerte gefragt, etwa an Dichtflächen, die plan aufliegen müssen. Das 3D-Profilometer der Modellreihe VR erfasst diese Kennwerte flächig und berührungslos: Statt einzelner Tastschnitte liegt die komplette Topografie der Fläche vor. Das ist gerade dort wichtig, wo taktile Tastschnittgeräte am weichen Material versagen, weil die Nadel einsinkt oder das Teil verformt.

Der Vorteil der flächigen Erfassung liegt wie bei harten Kunststoffteilen in der Aussagekraft: Eine einzelne Tastschnittlinie kann eine lokale Unebenheit verfehlen, die flächige Karte nicht. Die so gewonnenen Kennwerte sind reproduzierbar und dokumentierbar, eine belastbare Grundlage für Freigaben und für die Bearbeitung von Reklamationen, bei denen bislang nur ein subjektiver Eindruck vorlag.

Vollständigkeit der Umspritzung an Dichtbauteilen prüfen

Umspritzte Bauteile, also ein Kunststoff- oder Metallträger, der mit einem Dichtelement aus Elastomer umspritzt ist, stellen eine besondere Prüfaufgabe. Es geht nicht nur um Maße, sondern um die Vollständigkeit: Ist das Dichtelement überall sauber ausgeformt oder gibt es Fehlstellen, an denen das Material nicht vollständig gefüllt hat? Solche Fehler sind sicherheitsrelevant, wenn das Bauteil abdichten muss.

Lösung: Eine Kombination aus Profil‑ und Bildauswertung. Ein Laser-Profilsensor erfasst die Geometrie der Umspritzung und deckt fehlende oder unvollständige Bereiche über das Höhenprofil auf, während die bildbasierte Auswertung Fehlstellen und Anomalien in der Fläche sichtbar macht. Für die Freigabe sicherheitsrelevanter Dichtbauteile entsteht so ein objektiver Nachweis, dass die Umspritzung vollständig und fehlerfrei ist, anstelle einer reinen Sichtkontrolle.

Verschleiß an elastomerbeschichteten Walzen erkennen

Elastomerbeschichtete Walzen sind ein klassischer Verschleißfall. Über die Betriebszeit entstehen Delamination, Risse und Kratzer in der Beschichtung, die den Prozess stören, noch bevor sie mit bloßem Auge auffallen. Auch hier arbeitet die berührungslose Profilsensorik der Modellreihe LJ-X8000 vorteilhaft. Sie erfasst das Höhenprofil über die Walzenbreite und macht Verschleißbilder wie lokale Materialabträge, Ablösungen oder Riefen als Abweichung vom Sollprofil sichtbar.

Der Nutzen liegt in der Früherkennung. Wird eine beginnende Delamination oder ein Riss rechtzeitig erkannt, lässt sich die Walze planmäßig tauschen, bevor Folgeschäden am Produkt oder an der Anlage entstehen. Weil die Messung berührungslos erfolgt, entfällt zudem das Risiko, die empfindliche Beschichtung bei der Prüfung selbst zu beschädigen.

Inline-Prüfung mit Laser-Profilsensoren bei laufender Produktion

Der letzte Schritt führt von der Stichprobe zur hundertprozentigen Prüfung. Laserprofilsensoren messen berührungslos und mit hoher Profilrate, sodass sich weiche Teile auch im laufenden Prozess prüfen lassen, in dokumentierten Anwendungen mit Zykluszeiten um eine Sekunde und bei Bedarf mit Rotation des Teils, um den vollen Umfang zu erfassen. Die berührungslose Sensorik hat zudem den Vorteil, dass kein Risiko besteht, das weiche oder empfindliche Teil durch das Prüfhandling zu beschädigen.

Über Ein‑ und Ausgänge der Steuerung lässt sich der Sensor in die Automatisierung einbinden. Prüfergebnisse werden so in Echtzeit für die Sortierung genutzt und lückenlos für die Rückverfolgbarkeit protokolliert. Aus der punktuellen Daumenprüfung wird damit eine kontinuierliche, dokumentierte Qualitätskontrolle, die für sicherheitsrelevante Dichtbauteile einen entscheidenden Fortschritt darstellt.

Häufige Fragen

F Warum kann man Gummi und Silikon nicht mit dem Messschieber messen?

A

Weil weiche Elastomere unter Antastkraft nachgeben, hängt das Messergebnis davon ab, wie stark angetastet wurde, wodurch die Werte weder belastbar noch reproduzierbar sind. Empfindliche Dichtflächen können außerdem verkratzen. Berührungslose optische Verfahren umgehen dieses Problem, da keine Kraft auf das Bauteil wirkt.

F Welches Verfahren misst Wandstärke und Profil an Gummiprofilen?

A

2D/3D Laser-Profilsensoren der Modellreihe LJ‑X8000 erfassen das Querschnittsprofil mit mehreren Tausend Höhenpunkten berührungslos und auch am bewegten Teil. Sie messen weitgehend materialunabhängig, von schwarzen, gering reflektierenden bis zu glänzenden Oberflächen, was gerade bei schwarzen Gummiprofilen entscheidend ist. Für klassische Dichtungsmaße im Labor ergänzt der digitale Messprojektor der Modellreihe IM-X die Messtechnik.

F Kann man die Ebenheit einer Gummidichtung berührungslos prüfen?

A

Ja. Das 3D‑Profilometer der Modellreihe VR erfasst Ebenheit, Rauheit und flächige Profilkennwerte berührungslos über die gesamte Fläche, ohne die weiche Oberfläche zu berühren. Das ist besonders wichtig dort, wo taktile Tastschnittgeräte versagen, weil die Nadel in das Material einsinkt.

F Wie prüft man, ob ein Dichtelement vollständig umspritzt ist?

A

Über eine Kombination aus Profil- und Bildauswertung: Der Laser-Profilsensor erfasst die Geometrie der Umspritzung und deckt fehlende Bereiche über das Höhenprofil auf, die bildbasierte Auswertung macht Fehlstellen in der Fläche sichtbar. So entsteht ein objektiver Nachweis der Vollständigkeit, wichtig für die Freigabe sicherheitsrelevanter Dichtbauteile.

F Lässt sich eine 100%-Prüfung weicher Teile bei laufender Produktion umsetzen?

A

Ja. Laserprofilsensoren messen berührungslos und mit hoher Profilrate. In dokumentierten Anwendungen werden weiche Teile mit Zykluszeiten um eine Sekunde geprüft und bei Bedarf mit Rotation erfasst. Die Anbindung an die Automatisierung erfolgt über Steuer‑I/O für Sortierung und Rückverfolgbarkeit, ohne dass das Prüfhandling das Teil beschädigt.

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