Kontaktwinkelmessung vor Ort Oberflächenbenetzbarkeit neu entdecken: 3D-Kontaktwinkel bestimmen

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Fast wie mit einem Handscanner kann das neue Messgerät von Krüss die Benutzbarkeit von Oberflächen binnen weniger Sekunden bestimmen. Dazu bildet es den Testtropfen in Form eines 3D-Modells ab und sorgt so für größtmögliche Messgenauigkeit bei jeder Probenoberfläche.

Kontaktwinkel geben die Benetzbarkeit eines Materials wieder und werden häufig zur Prüfung von Oberflächen gemessen, die vor dem Beschichten, Bedrucken und Verkleben vorbehandelt oder gereinigt wurden. Für industrielle Qualitätschecks großer Probenmengen war die Methode bisher nur bedingt einsetzbar, weil sie nicht immer vollautomatisch genutzt werden konnte und die Ergebnisse häufig noch begutachtet werden mussten.

Mit Ayríís hat Krüss die Kontaktwinkelmethode für die Qualitätssicherung optimiert und die erste Lösung zur Messung des „3D-Kontaktwinkels“ entwickelt, heißt es in einer Pressemeldung. Dies ermöglicht laut Krüss ein verlässlicheres Messergebnis. Beim 3D-Kontaktwinkel wird aus der Aufsichtsperspektive auf den Tropfen ein digitales Raumbild einschließlich der Höhe und der Krümmung rekonstruiert und daraus in Sekundenschnelle der Kontaktwinkel bestimmt. Das Finden der Basislinie, wie es bei herkömmlichen Schattenbildmethoden nötig ist, entfällt und die Methode liefert ohne Benutzereingriffe und unabhängig von der Probenbeschaffenheit ein zuverlässiges Ergebnis. Noch größer sind die Vorteile gegenüber der Aufsicht-Durchmessermethode. Diese bestimmt den Außendurchmesser des Tropfens, welcher bei gegebenem Volumen mit dem Kontaktwinkel korreliert. Die Methode arbeitet ab höheren Kontaktwinkelwerten immer weniger zuverlässig und erfordert zudem ein sehr genau dosiertes Tropfenvolumen. Letzteres wird beim 3D Kontaktwinkel lediglich als stützende Zusatzinformation verwendet, um die Messung noch robuster zu machen.

Zur Vorbereitung der QC-Checks können über das Touchdisplay Probentypen angelegt und dabei Toleranzgrenzen für den Kontaktwinkel festgelegt werden. Zusammen mit dem Kontaktwinkelergebnis gibt das Handmessgerät ohne notwendige Bewertung durch den Prüfer eine klare Passed/Failed-Meldung auf Basis der definierten Grenzwerte.

Die neue Technik für den 3D-Kontaktwinkels arbeitet mit 90 in einem Messkopf positionspräzise angeordneten LEDs, deren Reflexionen durch den Tropfen mit zwei Kameras erfasst werden. Aus der Analyse mehrerer Reflexionsmuster in schneller Folge sowie einer Abstandmessung durch zwei Laserdetektoren entsteht ein realitätsgetreues, virtuelles 3D-Modell des Tropfens. Ayríís ist als mobiles, robustes Instrument für die Messung direkt am Produktionsort ausgelegt. Es arbeitet vollständig autark und nutzt handelsübliche, schnell auszutauschende Akkus sowie ebenso leicht zu wechselnde Kartuschen mit Reinstwasser, die für bis zu 4.000 Messungen ausgelegt sind. So ist laut Hersteller eine fast unterbrechungsfreie Nutzung im Schichtbetrieb möglich.

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