DE102021113081B3 - Method for determining the layer thickness of a coating, method for manufacturing a component and component - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Bestimmen der Schichtdicke einer Beschichtung, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Vielzahl von Bauteilen, wobei die Bauteile eine Beschichtung aufweisen;
- Vermessen der Dicke der Beschichtung der Bauteile zum Erzeugen zumindest eines ersten Messwertepaars je Bauteil, wobei jedes erste Messwertepaar einen ersten Messpunkt und einen zweiten Messpunkt aufweist, welche voneinander beabstandet sind;
- Positionieren der Messpunkte derart, dass die gemessenen Schichtdicken in einer Wechselbeziehung stehen können;
- Positionieren der Messpunkte derart, dass die gemessenen Schichtdicken in einer Wechselbeziehung stehen können;
- Verwenden der Vielzahl von ersten Messwertepaaren zum Erkennen der Wechselbeziehung, sodass über eine in einem ersten Messpunkt eines Bauteils gemessene Schichtdicke ein Rückschluss auf die Schichtdicke im zugehörigen zweiten Messpunkt des Bauteils möglich ist.
Method for determining the layer thickness of a coating, comprising the steps:
- Providing a plurality of components, the components having a coating;
- measuring the thickness of the coating of the components to generate at least one first pair of measured values for each component, each first pair of measured values having a first measuring point and a second measuring point which are spaced apart from one another;
- Positioning of the measuring points in such a way that the measured layer thicknesses can be correlated;
- Positioning of the measuring points in such a way that the measured layer thicknesses can be correlated;
- Using the plurality of first pairs of measured values to identify the interrelationship, so that a layer thickness measured at a first measuring point of a component can be used to draw conclusions about the layer thickness at the associated second measuring point of the component.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Schichtdicke einer Beschichtung, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils sowie ein Bauteil, insbesondere ein Batteriegehäuse bzw. ein Gehäuse für eine Energiespeicherzelle.The present invention relates to a method for determining the layer thickness of a coating, a method for producing a component and a component, in particular a battery housing or a housing for an energy storage cell.
Es ist bekannt, Bauteile mit Beschichtungen und dergleichen zu versehen, um beispielsweise einen mechanischen Schutz zu erzeugen, einen Korrosionsschutz oder eine (elektrische) Isolationswirkung etc. Eine Herausforderung, die sich hierbei stellt, besteht darin, sicherzustellen, dass eine Schichtdicke der Beschichtung möglichst konstant ausfällt bzw. so, dass keine Grenzwerte über- oder vor allem unterschritten werden. Problematisch ist in diesem Zusammenhang insbesondere ein physikalischer Effekt, welcher auch als „Kantenflucht“ bezeichnet wird. Dieser Effekt führt dazu, dass die Beschichtung an Kanten dünner ausfällt als auf der ebenen Fläche. Erschwerend kommt hinzu, dass es im Rahmen der Fertigung in der Regel nicht möglich ist, die Schichtdicke im Bereich von Ecken und/oder Kanten eines Bauteils mit ausreichenden Genauigkeit zu messen. Zuverlässige Messverfahren wären hier zerstörende Messverfahren, welche viel Zeit beanspruchen und im Rahmen der Produktion (inline) nicht anwendbar sind. Die Beschichtungsqualität im Bereich komplexer Geometrien, wie Ecken und Kanten, im Rahmen der Fertigung bzw. Produktion exakt und mit hoher Auflösung zu überwachen stellt sich in der Folge als ein Problem dar.It is known to provide components with coatings and the like, for example to provide mechanical protection, corrosion protection or an (electrical) insulating effect, etc. One challenge that arises here is to ensure that the layer thickness of the coating is as constant as possible fails or in such a way that no limit values are exceeded or, above all, fallen below. A physical effect, which is also referred to as "edge alignment", is particularly problematic in this context. This effect causes the coating to be thinner on the edges than on the flat surface. To make matters worse, it is usually not possible during production to measure the layer thickness in the area of corners and/or edges of a component with sufficient accuracy. Reliable measuring methods would be destructive measuring methods, which take a lot of time and cannot be used in production (inline). As a result, monitoring the coating quality in the area of complex geometries, such as corners and edges, precisely and with high resolution during manufacturing or production is a problem.
Die
Die
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen der Schichtdicke einer Beschichtung, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils sowie ein Bauteil anzugeben, wobei die Bauteilqualität gesteigert und die Kosten verringert werden können.It is therefore an object of the present invention to specify a method for determining the layer thickness of a coating, a method for producing a component and a component, with which the component quality can be increased and the costs can be reduced.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 sowie durch ein Bauteil gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a method according to
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Bestimmen der Schichtdicke einer Beschichtung eines Bauteils die Schritte:
- - Bereitstellen einer Vielzahl von Bauteilen, wobei die Bauteile eine Beschichtung aufweisen;
- - Vermessen der Dicke der Beschichtung der Bauteile zum Erzeugen zumindest eines ersten Messwertepaars je Bauteil, wobei jedes erste Messwertepaar einen ersten Messpunkt und einen zweiten Messpunkt umfasst, welche voneinander beabstandet sind;
- - Positionieren der Messpunkte derart, dass die gemessenen Schichtdicken in einer Wechselbeziehung stehen können;
- - Verwenden der Vielzahl von ersten Messwertepaaren zum Erkennen der Wechselbeziehung, sodass über eine in einem ersten Messpunkt eines Bauteils gemessene Schichtdicke ein Rückschluss auf die Schichtdicke im zugehörigen zweiten Messpunkt des Bauteils möglich ist.
- - Providing a plurality of components, the components having a coating;
- - Measuring the thickness of the coating of the components to generate at least one first pair of measured values for each component, each first pair of measured values comprising a first measuring point and a second measuring point which are spaced apart from one another;
- - Positioning of the measuring points in such a way that the measured layer thicknesses can be correlated;
- - Using the plurality of first pairs of measured values to identify the interrelationship, so that a layer thickness measured at a first measuring point of a component can be used to draw conclusions about the layer thickness at the associated second measuring point of the component.
Bei den Bauteilen handelt es sich insbesondere um identische/gleiche Bauteile, welche auch identisch beschichtet sind oder wurden, beispielsweise in der gleichen Lackierlinie. Dies ist nötig, da förderkonzepttechnische Unterschiede an unterschiedlichen Lackierlinien, geometrische Unterschiede an den Bauteilen oder geänderte Beschichtungsparameter etc. das Ergebnis verfälschen würden. Die ersten Messwertepaare sind jeweils gleich positioniert. Dies gilt auch für die zugehörigen ersten und zweiten Messpunkte. Mit Vorteil ist es dadurch möglich, eine Korrelation bzw. Wechselbeziehung zwischen den ersten Messpunkten und den zweiten Messpunkten zu erzeugen, welche dazu genutzt werden kann, vorauszusagen, welche Schichtdicke in einem zweiten Messpunkt vorliegt, ohne diese tatsächlich messen zu müssen. Damit die Messpunkte in einer Wechselbeziehung stehen können, müssen sei voneinander beabstandet sein, wobei dieser Abstand nicht zu groß sein darf.The components are in particular identical/same components which are or have been coated identically, for example in the same painting line. This is necessary because technical differences in the conveyor concept on different painting lines, geometric differences on the components or changed coating parameters, etc. would falsify the result. The first pairs of measured values are positioned in the same way. This also applies to the associated first and second measurement points. This advantageously makes it possible to generate a correlation or interrelationship between the first measuring points and the second measuring points, which can be used to predict which layer thickness is present at a second measuring point without actually having to measure it. In order for the measurement points to be interrelated, they must be spaced apart, but this distance must not be too great.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Positionieren der ersten Messpunkte in einem flächigen Bereich der Beschichtung oder des Bauteils;
- - Positionieren der zweiten Messpunkte in einem Eck-, Krümmungs- oder Kantenbereich der Beschichtung oder des Bauteils;
- - Auswerten der ersten Messwertepaare zum Erkennen, ab welcher Schichtdicke in einem ersten Messpunkt eine Schichtdicke in einem zugehörigen zweiten Messpunkt über- oder unterschritten wird.
- - Positioning of the first measuring points in a flat area of the coating or of the component;
- - Positioning of the second measuring points in a corner, curvature or edge area of the coating or of the component;
- - Evaluation of the first pairs of measured values to identify the layer thickness at a first measuring point above or below a layer thickness at an associated second measuring point.
Mit Vorteil können bei Anwendung des Verfahrens bzw. auf Basis der erzeugten Wechselbeziehung Informationen über Bereiche einer Beschichtung generiert werden, welche tatsächlich nicht vermessen wurden. Das Verfahren erlaubt das Vermessen von Bauteilbereichen, an welchen „schnelle“ Messverfahren einsetzbar sind, welche also auch inline während der Produktion oder Fertigung einsetzbar sind. Über die Korrelation ist es möglich, ausgehend von den so dabei gemessenen Schichtdicken, die Schichtdicken in den Eck-, Krümmungs- oder Kantenbereichen des jeweiligen Bauteils vorauszusagen bzw. Grenzwerte für die ersten Messpunkte anzugeben, auf deren Basis entschieden werden kann, ob die geforderte Schichtdicke in dem oder den zweiten Messpunkten erreicht ist oder nicht.Advantageously, when using the method or on the basis of the generated correlation, information can be generated about areas of a coating that were not actually measured. The method allows the measurement of component areas on which "fast" measurement methods can be used, which can also be used inline during production or manufacturing. Using the correlation, it is possible, starting from the layer thicknesses measured in this way, to predict the layer thicknesses in the corner, curvature or edge areas of the respective component or to specify limit values for the first measuring points, on the basis of which it can be decided whether the required layer thickness is reached in the or the second measuring point or not.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bauteile Batteriegehäuse bzw. elektrische Energiespeicherzellen, umfassend (Batterie-)Gehäuse. Bei der Beschichtung handelt es sich typischerweise um eine Isolationsschicht. Als Werkstoff wird gemäß einer Ausführungsform ein Isolationslack verwendet. Die Batteriegehäuse sind gemäß bevorzugter Ausführungsformen metallische Gehäuse, insbesondere aus einem Leichtmetallwerkstoff, wie Aluminium. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich vorliegend um prismatische Gehäuse oder um Gehäuse von Rundzellen. Bei prismatischen Gehäusen ist insbesondere der Bodenbereich hinsichtlich einer gleichmäßigen Beschichtungsstärke problematisch, also der Bereich des Gehäuses, welcher dem Deckelbereich, an welchem die Anschlusspole ausgebildet sind, gegenüberliegt. Ähnliches gilt aber auch für Rundzellen-Gehäuse. An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Verfahren nicht auf Gehäuse von Energiespeicherzellen beschränkt ist, sondern grundsätzlich im Rahmen der Beschichtungstechnik für Bauteile unterschiedlichster Geometrien anwendbar ist.According to a preferred embodiment, the components are battery housings or electrical energy storage cells, including (battery) housings. The coating is typically an insulating layer. According to one embodiment, an insulating varnish is used as the material. According to preferred embodiments, the battery housings are metallic housings, in particular made of a light metal material such as aluminum. According to a preferred embodiment, these are prismatic housings or housings for round cells. In the case of prismatic housings, the bottom area in particular is problematic with regard to a uniform coating thickness, ie the area of the housing which is opposite the cover area on which the connection poles are formed. The same applies to round cell housings. At this point it should be mentioned that the method is not limited to the housing of energy storage cells, but can basically be used within the scope of coating technology for components of the most varied geometries.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Positionieren der zweiten Messpunkte an einer Kante des Bauteils;
- - Positionieren der ersten Messpunkte in einem Abstand zu der Kante.
- - Positioning the second measuring points on an edge of the component;
- - Positioning the first measurement points at a distance from the edge.
Bei der Positionierung der Messpunkte ist zu beachten, dass grundsätzlich ein möglichst kleiner oder zumindest eher kleiner Abstand anzustreben ist bzw. ein Abstand, welcher derart ausgelegt ist, dass eine Wechselbeziehung/Korrelation zwischen den Messpunkten überhaupt möglich ist. Hierbei gilt aber, dass gewährleistet sein muss, dass der erste Messpunkt zuverlässig messbar sein muss, er darf also nicht zu nahe an einem Eck-, Krümmungs- oder Kantenbereich liegen bzw. allgemein in einem Bereich, in welchem eine Messung mit ausreichender Genauigkeit nicht mehr möglich wäre.When positioning the measuring points, it should be noted that in principle the smallest possible or at least rather small distance should be aimed for, or a distance that is designed in such a way that an interrelationship/correlation between the measuring points is possible at all. In this case, however, it must be ensured that the first measuring point must be reliably measurable, i.e. it must not be too close to a corner, curvature or edge area or generally in an area in which a measurement with sufficient accuracy is no longer possible it is possible.
Es hat sich herausgestellt, dass typische Abstände beispielsweise in einem Bereich von 2-15 mm liegen, je nach Geometrie und Größe der Bauteile.It has been found that typical distances are in the range of 2-15 mm, for example, depending on the geometry and size of the components.
Der Ausdruck „Eck-, Krümmungs- oder Kantenbereich“ ist allgemein als ein Bereich zu verstehen, welcher nicht ohne größeren Aufwand vermessen werden kann. Ohne größeren Aufwand bedeutet insbesondere, dass beispielsweise ein Vermessen innerhalb der Produktion, also inline, nicht möglich ist.The expression "corner, curvature or edge area" is to be understood generally as an area which cannot be measured without great effort. In particular, without major effort means that, for example, measuring within production, i.e. inline, is not possible.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Vermessen der zweiten Messpunkte mit einem zerstörenden Messverfahren. Bevorzugte Messverfahren sind optische und/oder taktile Messverfahren. Es kann mit Kameras gearbeitet werden, mit Mikroskopen etc. Der große Vorteil besteht darin, dass beim Vermessen der zweiten Messpunkte im Rahmen des Verfahrens bzw. beim Erzeugen der Korrelation/Wechselbeziehung ausreichend Zeit besteht. Es kann also exakt bzw. auch mit aufwändigen Methoden gearbeitet werden, um eine gewünschte Genauigkeit und Auflösung zu erreichen.
- - Measuring the second measuring points with a destructive measuring method. Preferred measuring methods are optical and/or tactile measuring methods. Cameras, microscopes, etc. can be used. The great advantage is that there is sufficient time when measuring the second measuring points as part of the method or when generating the correlation/interrelationship. It is therefore possible to work exactly or with complex methods in order to achieve a desired accuracy and resolution.
Die ersten Messpunkte können mit dem gleichen Verfahren gemessen werden, wie auch die zweiten Messpunkte. Alternativ werden Verfahren eingesetzt, wie sie auch später in der Produktion verwendet werden, also „schnelle“ Verfahren.The first measuring points can be measured using the same method as the second measuring points. Alternatively, methods are used that are also used later in production, i.e. “fast” methods.
Gemäß einer Ausführungsform sind die bereitgestellten Bauteile gesondert beschichtete Grenzmusterteile.According to one embodiment, the components provided are separately coated boundary sample parts.
Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Erzeugen mehrerer Messwertepaare je Bauteil.
- - Generation of several pairs of measured values per component.
Darüber ist es mit Vorteil möglich, die Auflösung der Messung(en) zu erhöhen. Über weite Bauteilbereiche kann so sichergestellt werden, dass die Schichtdicke den Anforderungen entspricht.In addition, it is advantageously possible to increase the resolution of the measurement(s). It can thus be ensured over large component areas that the layer thickness meets the requirements.
Wie bereits erwähnt, sind die flächigen Messpunkte (erste Messpunkte) so zu wählen, dass sie in örtlicher Nähe zu den nicht-flächigen Messpunkten liegen (zweite Messpunkte). Sie sind also so zu wählen, dass die Daten miteinander möglichst korrelieren. Um eine ausreichende Auflösung sicherzustellen, sind beispielsweise entlang einer Kante mehrere Messwertepaare vorgesehen, beispielsweise zumindest ein zweites und/oder ein drittes und/oder ein viertes Messwertepaar, je nach Länge der Kante.As already mentioned, the two-dimensional measuring points (first measuring points) are to be selected in such a way that they are in close proximity to the non-surface measuring points (second measuring points). They should therefore be selected in such a way that the data correlate with one another as much as possible. In order to ensure sufficient resolution, several pairs of measured values are provided along an edge, for example have at least a second and/or a third and/or a fourth pair of measured values, depending on the length of the edge.
Grundsätzlich ist es auch möglich, beispielsweise einem ersten Messpunkt mehrere zweite Messpunkte zuzuordnen, welche jeweils einen unterschiedlichen Abstand zum zugehörigen ersten Messpunkt aufweisen.In principle, it is also possible, for example, to assign a plurality of second measuring points to a first measuring point, each of which has a different distance from the associated first measuring point.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, wobei ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. eine dabei erzeugte Wechselbeziehung oder Korrelation zur Qualitätskontrolle, insbesondere zum Überwachen der Schichtdicke einer Beschichtung in schwer zu vermessenden Bereichen, wie Krümmungs-, Eck- oder Kantenbereichen, des Bauteils verwendet wird. Für das Herstellverfahren wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Verfahren zum Bestimmen der Schichtdicke der Beschichtung verwendet, um zu erkennen, ab welcher Schichtdicke an einem ersten Messpunkt eine Schichtdicke in einem zweiten Messpunkt über- oder unterschritten wird. Mit Vorteil ist es damit möglich, ein Bauteil „schnell“ zu vermessen, wobei Informationen über Bereiche des Bauteils generiert werden können, welche als solche nicht schnell zu vermessen sind.The invention also relates to a method for producing a component, wherein a method according to any one of the preceding claims or an interrelationship or correlation generated thereby for quality control, in particular for monitoring the layer thickness of a coating in areas that are difficult to measure, such as curvature, corner or Edge areas of the component is used. According to a preferred embodiment, the method for determining the layer thickness of the coating is used for the production method in order to identify from which layer thickness at a first measuring point a layer thickness at a second measuring point is exceeded or fallen below. It is thus advantageously possible to measure a component “quickly”, with information being able to be generated about areas of the component which, as such, cannot be measured quickly.
Bevorzugt umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Festlegen eines Grenzwerts für eine Schichtdicke in einem ersten Messpunkt auf Basis eines Zielwerts für die Schichtdicke im zugehörigen zweiten Messpunkt;
- - Messen einer Schichtdicke eines Bauteils an dem ersten Messpunkt, insbesondere mit einem nicht zerstörenden Messverfahren;
- - Prüfen, ob der Messwert den Grenzwert über- oder unterschreitet.
- - defining a limit value for a layer thickness in a first measurement point on the basis of a target value for the layer thickness in the associated second measurement point;
- - Measuring a layer thickness of a component at the first measuring point, in particular with a non-destructive measuring method;
- - Check whether the measured value exceeds or falls below the limit value.
Auf Basis des Grenzwerts kann eine Aussage darüber getroffen werden, ob der Zielwert erreicht ist oder nicht.Based on the limit value, a statement can be made as to whether the target value has been reached or not.
Bevorzugt erfolgt das Messen der Schichtdicke des Bauteils an dem ersten Messpunkt im Rahmen einer inline-Prüfung, insbesondere im Rahmen der Produktion des Bauteils.The layer thickness of the component is preferably measured at the first measuring point as part of an inline test, in particular as part of the production of the component.
Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil, insbesondere ein Batteriegehäuse bzw. ein Gehäuse für eine, insbesondere elektrische, Energiespeicherzelle. Für das Bauteil gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale analog und entsprechend, wie auch untereinander.The invention also relates to a component, in particular a battery housing or a housing for an energy storage cell, in particular an electrical one. The advantages and features mentioned in connection with the method according to the invention apply analogously and correspondingly to the component, as well as to one another.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügten Figuren.Further advantages and features emerge from the following description of embodiments of the method with reference to the attached figures.
Es zeigen:
-
1 : eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Batteriegehäuses in einer perspektivischen Darstellung; -
2 : eine Detailansicht einer Ausführungsform eines Batteriegehäuses in einer schematischen Darstellung; -
3 : eine Vielzahl erster Messpunkte, aufgetragen in einem Diagramm zur Bestimmung eines Grenzwerts.
-
1 1: a schematic view of an embodiment of a battery housing in a perspective representation; -
2 1: a detailed view of an embodiment of a battery housing in a schematic representation; -
3 : a large number of first measurement points, plotted in a diagram to determine a limit value.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- erster Messpunktfirst measuring point
- 22
- zweiter Messpunktsecond measuring point
- 1111
- erstes Messwertepaarfirst pair of measurements
- 1212
- zweites Messwertepaarsecond pair of measurements
- 1313
- drittes Messwertepaarthird pair of readings
- 2020
- Bauteil, Batteriegehäusecomponent, battery case
- 2222
- Krümmungs-, Eck-, KantenbereichCurvature, corner, edge area
- 2424
- Seitenfläche, flächiger Bereichside surface, flat area
- 2626
- Beschichtungcoating
- 2828
- Deckelbereichlid area
- 2929
- Bodenbereichfloor area
- aa
- AbstandDistance
- xx
- Schichtdicke erster MesspunktLayer thickness first measuring point
- yy
- Schichtdicke zweiter MesspunktLayer thickness second measuring point
- ss
- Zielwerttarget value
- tt
- Grenzwertlimit
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021113081.6A DE102021113081B3 (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for determining the layer thickness of a coating, method for manufacturing a component and component |
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DE102021113081.6A DE102021113081B3 (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for determining the layer thickness of a coating, method for manufacturing a component and component |
Publications (1)
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DE102021113081B3 true DE102021113081B3 (en) | 2022-08-04 |
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ID=82402655
Family Applications (1)
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DE102021113081.6A Active DE102021113081B3 (en) | 2021-05-20 | 2021-05-20 | Method for determining the layer thickness of a coating, method for manufacturing a component and component |
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DE (1) | DE102021113081B3 (en) |
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2021
- 2021-05-20 DE DE102021113081.6A patent/DE102021113081B3/en active Active
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