Optimierung der Stabilisierungsphase zur Verkürzung der Durchlaufzeit bei Dichtheitsprüfungen

Ein unnötig langer Prüfzyklus verursacht direkte Produktionskosten. Wenn eine Dichtheitsprüfung die geforderten Durchsatzziele nicht erreichen kann, fügen Hersteller häufig weitere Prüfstationen hinzu. Dies erhöht die Investitionskosten, den Platzbedarf und den Wartungsaufwand.

Der Versuch, die Zykluszeit zu verkürzen, ist eine Strategie zur Steigerung des Durchsatzes ohne Hinzufügen weiterer Stationen, muss jedoch sorgfältig und mit Validierung durchgeführt werden. Wird nicht genügend Zeit für jede Phase eines Dichtheitsprüfprozesses eingeplant, kann dies zu falschen Ausschussmeldungen führen, was Ausschuss und Nacharbeit erhöht, oder zu falschen Freigaben, die im Einsatz zu Problemen führen.

Das Gleichgewicht zwischen Lecktest-Zykluszeit und Messgenauigkeit zu finden, kann eine Herausforderung sein. Das Ziel ist der kürzeste Zyklus, der wiederholbare, zuverlässige Ergebnisse liefert. Durch die Optimierung der Stabilisierungsphase lässt sich die Lecktest-Zykluszeit verkürzen, ohne die Messgenauigkeit zu beeinträchtigen.

Die Rolle der Stabilisierungsphase bei der Dichtheitsprüfung

Das Befüllen oder Evakuieren eines Prüfteils verändert die Temperatur der darin befindlichen Luft. Hat sich das Teil während der Stabilisierungsphase vor der Messung nicht ausreichend auf Umgebungstemperatur eingependelt, kann die daraus resultierende Druckänderung als Leck erscheinen.

Flexible Bauteile führen zu einem weiteren Effekt: Ausdehnung oder mechanisches Setzen unter Druck. Dies kann ein ähnliches Messsignal erzeugen.

Diese Effekte können im Vergleich zum tatsächlichen Leckagesignal erheblich sein. Eine Temperaturänderung von etwa 1 Kelvin kann bei nahezu konstantem Volumen eine Druckverschiebung von Hunderten von Pascal bewirken, während eine typische Grenzleckage möglicherweise nur wenige Pascal erzeugt.

Die Stabilisierungszeit ermöglicht es, dass sich diese thermischen und mechanischen Effekte vor der Messung einpendeln. Es ist daher wichtig, bei der Verkürzung der Stabilisierungszeit sorgfältig vorzugehen, um ausreichend Zeit für eine zuverlässige, wiederholbare Messung zu gewährleisten.

Webinar ansehen: Dichtigkeitsprüfung richtig durchgeführt →

So bestimmen Sie die minimale Stabilisierungszeit

Eine systematische Untersuchung kann die kürzeste akzeptable Stabilisierungszeit ermitteln:

1. Legen Sie einen Referenzwert fest. Führen Sie den Test mit großzügig bemessenen Füll-, Stabilisierungs- und Messzeiten durch. Vergewissern Sie sich, dass die Halterung, die Schläuche und die Anschlüsse ausreichend dicht sind.
2. Messen Sie die aktuelle Wiederholbarkeit. Testen Sie bei der bestehenden Stabilisierungszeit ein bekanntermaßen einwandfreies Teil und ein Teil an der Ausschussgrenze. Verwenden Sie diese Ergebnisse als Ausgangsbasis für den Vergleich.
3. Verkürzen Sie die Stabilisierungszeit schrittweise. Wiederholen Sie die Untersuchung bei jeder kürzeren Einstellung. Achten Sie auf erhöhte Schwankungen oder ein Plateau-Muster, bei dem sich frühe Messungen von späteren Zyklen unterscheiden.
4. Stellen Sie sicher, dass ein ausreichender Abstand zur Ausschussgrenze besteht. Die Wiederholbarkeit allein reicht nicht aus. Das Testergebnis muss deutlich von der Akzeptanzschwelle getrennt bleiben.
5. Wählen Sie die kürzeste Zeit mit ausreichender Sicherheitsmarge. Wählen Sie nicht die kürzeste Einstellung, die gerade noch akzeptabel ist. Wählen Sie eine Einstellung, bei der die Streuung deutlich unter dem Messsignal bleibt. Als allgemeine Richtlinie sollte die Streuung deutlich unter 10 % des Messsignals liegen.

Die Untersuchung sollte für jedes unterschiedliche Bauteil-Design wiederholt werden. Hinweis: Starre Bauteile stabilisieren sich in der Regel schneller als Kunststoff- oder Elastomerkomponenten.

Was passiert, wenn die Stabilisierungsphase zu kurz ist

Eine unzureichende Stabilisierung kann mehrere erkennbare Symptome hervorrufen:

• Falsche Ausschussmeldungen: Verbleibende thermische Effekte werden als Undichtigkeit interpretiert.
• Systematischer Messfehler: Die Ergebnisse sind zwar wiederholbar, weichen jedoch durchgehend vom tatsächlichen stabilisierten Wert ab.
• Erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsbedingungen: Änderungen der Temperatur oder der Luftströmung in der Fertigungshalle wirken sich stärker auf die Ergebnisse aus.

Die Stabilisierungszeit sollte auch überprüft werden, wenn sich die Prozessbedingungen ändern. Eine strengere Spezifikation der Leckagerate oder größere Schwankungen bei der Temperatur der angelieferten Teile können eine längere Stabilisierungszeit erfordern.

Offset vs. Volumenanpassung

Nachdem die Stabilisierungszeit festgelegt wurde, sollte geprüft werden, wie das Messgerät das gemessene Druck- oder Durchflusssignal in die angezeigte Leckagerate umrechnet.

Bei der Volumenanpassung wird die angezeigte Leckagerate anhand eines kalibrierten Standardlecks kalibriert. Dies bietet eine bessere Rückverfolgbarkeit und wird in dokumentierten Qualitätssystemen im Allgemeinen bevorzugt.

Bei der Offset-Kalibrierung wird der Test anhand eines als einwandfrei bekannten Referenzteils auf Null gesetzt. Dadurch werden vorhersehbare, nicht auf Leckagen zurückzuführende Verhaltensweisen wie Ausdehnung oder Kriechen kompensiert, anstatt abzuwarten, bis diese Effekte abklingen. Dies kann die Zykluszeit verkürzen, doch hängt die Genauigkeit davon ab, dass das Referenzteil repräsentativ bleibt. Das Referenzteil sollte daher regelmäßig neu überprüft werden.

Mithilfe der oben genannten Rahmenbedingungen zur Validierung Ihrer neuen Lecktestparameter können Hersteller die Stabilisierungsphase sicher optimieren, um die Gesamtzykluszeit des Lecktests zu verkürzen und so den Durchsatz und die Effizienz der Produktionslinie zu steigern.

Fragen zu Ihrer Zykluszeit? Kontaktieren Sie uns

Mit mehr als 40 Jahren Erfahrung in der Dichtheitsprüfung unterstützt innomatec Hersteller weltweit bei der Konzeption, Validierung und Optimierung von Dichtheitsprüfprozessen.

Benötigen Sie Hilfe bei der Ermittlung der Effizienz Ihres Dichtheitsprüfprozesses? Kontaktieren Sie innomatec, um Ihre Anwendung zu besprechen.