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Durchführbarkeitsstudie zur Inline-Überwachung der Wärmeleitfähigkeit und der strukturellen Qualität von Kunststoffen im Heißextrusionsprozess mittels Infrarot-Thermographie

Feasibility study for the inline monitoring of thermal conductivity and structural quality of plastics in the hot extrusion process by means of infrared thermography
 
: Meinlschmidt, P.; Aderhold, J.; Schlüter, F.

:

Technisches Messen : TM 85 (2018), No.3, pp.167-176
ISSN: 0340-837X
ISSN: 0171-8096 (Print)
ISSN: 2196-7113 (Online)
German
Journal Article
Fraunhofer WKI ()
Thermographie; Wärmeleitfähigkeit; In-line-Messung; Lasererwärmung; Kühlfinger; thermography; thermal conductivity; inline measurement; laser heating; cooling finger

Abstract
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.

 

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.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-476859.html