Gitterschnitt quo vadis? - Schritt für Schritt aus der Anwenderabhängigkeit - CrossScan 295

Hier soll es um die normkonforme Bewertung von normkonform applizierten Gitterschnitten gehen – wobei bewusst nicht auf die Einzelschneide im technischen Sinne „wie Cuttermesser“ eingegangen wird.

Was kann der CrossScan?

• Zahlenwerte des prozentualen Beschichtungsverlustes liefern, wo bisher nur vage Schätzungen an der Tagesordnung waren.
• Korrekte Zuordnung des Gitterschnitt-Kennwertes gemäß ISO 2409.
• Erstellung eines Messreportes mit Daten und Bildern, zur Dokumentation, Kommunikation und jederzeit wiederholbarer Nachvollziehung der Messung.
• Durch vertrauensbildende Messung statt Schätzung, den Blutdruck der Anwender senken helfen.
  
  

Wie sieht der CrossScan aus?

Das Gerät besteht aus einem Dom zum Aufsetzen auf das zu bewertende Gitterschnittmuster und ist mit einer Digitalkamera sowie zwei unterschiedlichen Beleuchtungseinheiten (Auflicht- wie auch Dunkelfeldbeleuchtung) ausgestattet, die gegebenenfalls per Einstellung bedarfsgerecht kombinierbar sind. Über den Anschluss an einen Computer/Laptop sieht der Anwender auf dem Bildschirm, was unter dem Dom passiert, das heißt ob der Dom korrekt über dem zu bewertenden Gitterschnittmuster positioniert ist und wie sich Kontrastverhältnis und Einstellungen auswirken. Die zugehörige Software bietet über den „Assistenten“ zunächst durch Regelung der „Kantenschärfe“ eine erste automatische Einstellung des Kontrastes sowie die Möglichkeit der gegebenenfalls durch den Anwender vorzunehmenden bedarfsgerechten Optimierung des Setups, was spätestens bei der individuellen Anpassung der Ritzbreitenfestlegung erforderlich wird.

Technische Daten des neuen Messgeräts:

• Abmessungen: 133 mm hoch; Ø 75 mm
• Gewicht (netto): circa 640 g
• Anschluss über USB 2.0; circa 300 mA (nicht über unbestromten Hub)
• Kamera-Auflösung 3,1 MP, (Auflösung pro mm² = 62500 Px)
• Mindest-Systemvoraussetzungen:
  • Prozessor: I3 oder vergleichbar und größer
  • Schnittstelle: USB 2.0
  • Betriebssystem: ab WIN7
  • Speicher: 20 GB freier Speicher oder mehr.
    
    

Wie führt man eine Messung durch?

Nach Aufsetzen des Doms auf den zu bewertenden Gitterschnitt wird zuerst die vorliegende (auf die gängigen normgerechten Gitterschnitte bezogene) Gitterschnittgröße gewählt, wobei das Muster weitläufig durch einen farbigen Rahmen eingegrenzt markiert wird. Dann wird durch Aktivierung des „Preprocessing“-Modus per Knopfdruck eine binäre, also faktisch eine Schwarz/Weiß-Darstellung aufgerufen, welche das zur Kalkulation des prozentualen Beschichtungsverlustes vorliegende (nicht durch Farbschattierungen beeinflusste) Kontrastverhältnis der relevanten „Area of Interest“ zeigt. Per weiterem Knopfdruck wird digital ein Raster zur Festlegung der Schnittkanalbreite aufgelegt. Nach manueller Anpassung der Schnittkanalbreite und zustimmender Bestätigung des Anwenders, was seinen Eindruck im Vergleich mit dem Originalbild betrifft (die Darstellung muss logisch und schlüssig sein; man kann zum schnellen und direkten Vergleich zwischen allen Darstellungen hin-und-herspringen), ist die Messung abgeschlossen und kann als Messreport abgelegt beziehungsweise weiter kommuniziert werden.

Messprinzip und Realitäten aus der täglichen Praxis von Gitterschnitt-Anwendern

Beispiel für einen Messreport.

Die Erkennbarkeit von enthafteten Bereichen steht und fällt mit dem Kontrast zwischen Beschichtung und freiem Substrat. Um einen auch von der Software bestmöglich erfassbaren Kontrast herauszustellen, kann zum Beispiel zu dessen Verbesserung, zusätzlich zur horizontalen Beleuchtung, auch eine seitliche Ringbeleuchtung zugeschaltet werden, die auch die Höhenunterschiede von Beschichtung und freigelegtem Substrat zur Kontrastverstärkung nutzt. So lässt sich bei Bedarf über die Einstellung der Beleuchtung, per „Trial & Error“ gegebenenfalls ein bestmöglich sichtbares Kontrastverhältnis „trimmen“. Auch eine bedarfsgerechte manuelle Verschiebung des Schwellenwertes „Threshold“, zur sinnvoll angepassten Verstärkung oder Abschwächung von Markierungen, ist möglich. Die Fortschritte respektive der Status dieser ersten Grundeinstellung sind im Live-Modus direkt zu beobachten.

Eine zuschaltbare, seitliche Ringbeleuchtung ermöglicht ein bestmöglich sichtbares Kontrastverhältnis. Auch eine bedarfsgerechte des Schwellenwertes „Threshold“, zur sinnvoll angepassten Verstärkung oder Abschwächung von Markierungen, ist möglich.

Auch ist die Exkludierung der die Schnittkanäle abdeckenden Flächen aus der Erfassung zu berücksichtigen. Beim nach ISO 2409 üblichen Gitterschnitt mit sich nach oben öffnendem 30°-Winkel der Schneide, hat die Tiefe des Schnittes direkten Einfluss auf die Breite des Schnittkanals. Zur korrekten Aufbringung eines Gitterschnittmusters ist es zwingend erforderlich, die zu prüfende Beschichtung bis zum Substrat zu durchschneiden und das Substrat dabei in voller Schnittlänge sichtbar freizulegen. Es ist normal und in den allermeisten üblichen Anwendungen nicht zu vermeiden, dabei zumindest oberflächlich in das Substrat zu schneiden, was hinsichtlich des sinnvollen Ablaufes der Prüfung auch völlig in Ordnung ist. Die Anwendungsrealität spricht jedoch eine andere, deutliche Sprache: Gerade bei entsprechend „weichen“ Substraten, das heißt auf Verzinkung oder Aluminium, Kunststoffen und dergleichen, werden die Schnitte oft deutlich tiefer, das heißt in das Substrat hinein geführt, als es nötig wäre. Da ein Nachschneiden für gewöhnlich nicht vorgesehen und auch nicht erwünscht ist, möchte der Anwender natürlich gleich beim ersten Versuch „sicher gehen“ und lieber zu viel Kraft aufbringen, als zu wenig; denn ein nicht vollständig durchgängig bis zum Substrat durchgeschnittenes Muster, ist zur Prüfung wertlos, wenn nicht gar irreführend, weil potenziell bessere aber unwahre Kennwerte generierend. Durch den sich nach oben öffnenden 30°-Winkel der Schneide verbreitert sich der hiermit hinterlassene Schnittkanal mit zunehmender Schnitttiefe entsprechend, was die Größe der zu bewertenden quadratischen Flächen im Gitterschnittmuster sukzessive verkleinert. Da aber nur diese Flächen zur Beurteilung des Materialverlustes herangezogen werden dürfen, muss der Schnittkanal unabhängig von seiner Breite, vollständig ausgeklammert werden. Dies erfolgt durch ein softwaregeneriertes Raster mit einstellbaren, die „Schnittbreite“ simulierenden Linienbreiten, welches visuell über das Gitterschnittmuster gelegt wird und dieses im Idealfall möglichst sauber abdeckt. Über- und Unterdeckung können durch anpassende Einstellung der Linienbreite sukzessive kompensiert werden, bis die Abbildung dem Anwender schlüssig/logisch erscheint, der hierfür zwischen den Bildern hin-und-herschalten kann. Generell ist immer auch der Eindruck des Anwenders, zur bestmöglichen Ermittlung genauer Zahlenwerte von entscheidender Wichtigkeit.

Bei „weichen“ Substraten werden Schnitte oft deutlich tiefer als nötig in das Substrat hinein geführt.

Durch den sich nach oben öffnenden 30°-Winkel der Schneide verbreitert sich der Schnittkanal mit zunehmender Schnitttiefe, was die Größe der zu bewertenden quadratischen Flächen im Gitterschnittmuster sukzessive verkleinert.

Wie verhält es sich mit deutlich nicht rechtwinklig ausgeführten Gitterschnitten?

Genau rechtwinklige Gitterschnitte sind ideal, aber eher selten. Die bereits erwähnte, im Laborbereich etablierte perfekte automatische elektromotorische Applikation von Gitterschnitten, stellt in Kombination mit dem CrossScan einen Idealfall dar, das heißt den aktuell maximal denkbaren Grad der Exkludierung von Anwenderabhängigkeit aus dem Thema. Die weltweit überwältigend überwiegende Anwenderrealität bezieht sich jedoch auf manuell aufgebrachte Gitterschnitte, welche im Vergleich zu automatisch elektromotorisch applizierten in den seltensten Fällen wirklich rechtwinklig durchkreuzt vorliegen.

Wo sind die Grenzen, was geht nicht mehr?

• Ein- oder mehrdimensional in kleinen Radien gekrümmte Oberflächen.
• Mehrschichtsysteme mit gleichzeitig auf mehreren Ebenen stattfindendem Haftungsverlust im Gitterschnittraster.
• Beschichtungsaufbauten ohne Kontrast zum Substrat beziehungsweise der Zwischenschicht (Primer, Grundierung, Füller und dergleichen).
• Gleiche Farben von Substrat und Beschichtung beziehungsweise gegebenenfalls Grundierung und Decklack...
• Klarlacke beziehungsweise transluzente/transparente Aufbauten.
• Häufig kann der Anwender durch Variieren der Einstellungen ihm sinnvoll erscheinend verwertbare Kontraste „herauskitzeln“, aber dies ist in seiner Eignung gegebenenfalls individuell zu beurteilen.
  
  

Resümee

Grundsätzlich sind die vom CrossScan gebotenen Möglichkeiten von unzähligen Gitterschnitt-Anwendern lang ersehnt und hier findet ein deutlicher Schritt in Richtung Prüfsicherheit beim Gitterschnitt statt, für den es noch vor Kurzem keinen Anlass zur Hoffnung zu geben schien. Trotz aller verlaufenden Kundenvorführungen, besteht kein Grund zur Euphorie nach Art eines Missverständnisses der Qualität „Scannen mit Messwert auf Knopfdruck“. Bei allen positiven Fakten, bewahrt eine sachliche Betrachtung der Möglichkeiten und Grenzen, von enttäuschten Erwartungen, denn der CrosssScan ist nicht als autark arbeitender Ersatz für den Anwender angetreten, sondern als ein neues, gegebenenfalls hilfreiches Werkzeug zur unbestreitbaren Verbesserung der wohl weltweit überall gleichen, von Unsicherheitsempfinden geprägten Bewertungssituation für Gitterschnitte. Kurz: Ohne den Anwender geht nach wie vor nichts, aber bei souveräner Verwendung unter geeigneten Bedingungen fühlt er sich bei einer großen Zahl der üblichen Messanforderungen deutlich wohler, weil belegbar sicherer – und nicht nur der Anwender selbst, sondern auch alle in der folgenden Dokumentations- und Kommunikationskette Beteiligten. Die Beseitigung der Abhängigkeit von „Glaubensgewissheit“ bei validierbarer Verbesserung der Sicherheit (“you see, what you get“) ist für beide Seiten ein gutes Beispiel für eine „Win-Win“ -Situation.

Prüfgeräte

Direkt zu unserem Gitterschnittauswertegerät CrossScan 295 XVI.

Günter Kalinna,
Produktmanager Oberflächentechnik,
Erichsen GmbH & Co. KG