Nassschicht-Dickenmessung in der Beschichtung

Im Beschichtungsprozess wird die Folie entweder kontinuierlich oder intermittierend und auf einer Breite von bis zu 1 000 mm beschichtet. Wichtig sind dabei die Folien- und die Beschichtungsdicke, die Oberflächenqualität, die Reinheit sowie das Vermeiden von Gaseinschlüssen. Um die Nassschicht-Dicke des Anoden- und Kathodenmaterials zu überwachen, wird eine Genauigkeit von <±1 μm bei einer Objektdicke von 150 µ m bis 500 µ m gefordert. Für diese Messaufgabe empfiehlt sich der Einsatz des Thicknessgauge (Bild 2), einem Inline-Messsystem bestehend aus einer Lineareinheit mit elektromechanischem Antrieb, zwei konfokal- chromatischen Abstandssensoren, einer automatischen Kalibriereinheit und einem multitouch-fähigen Panel-IPC. Die konfokalen Sensoren messen im Differenzverfahren von zwei Seiten auf die Materialoberfläche. Mittels einer automatischen Kalibrierung auf ein Referenztarget wird der Abstand der beiden Sensoren zueinander in regelmäßigen Abständen ermittelt. Im Messbetrieb erfassen die beiden Sensoren jeweils den Abstand zur Materialoberfläche. Aus dem bekannten Abstand der beiden Sensoren sowie den Abstandswerten wird die Materialdicke errechnet. Dank der hohen Auflösung der konfokalen Sensoren lassen sich auch geringe Abweichungen zuverlässig detektieren. Die hohe Präzision von ±0,25 µ m und die Messrate von bis zu 5 kHz ermöglichen eine vollautomatisierte Dickenmessung. Wird der Thicknessgauge über die Linearachse über das Band bewegt, kann das komplette Querprofil ermittelt werden.

Trocknungsvorgang

Im Anschluss an den Beschichtungsprozess durchläuft die beschichtete Aluminium- bzw. Kupferfolie den Trocknungsprozess. Die Trocknungsgeschwindigkeit liegt bei bis zu 100 m/min bei 80 °C bis 160 °C. Nach dem Trocknungsvorgang des Anoden- und Kathodenmaterials ist eine Dickenprüfung notwendig, die der Qualitätssicherung dient. Die geforderte Genauigkeit liegt bei 1 µm bei einer Messobjektdicke von 75 µ m bis 400 µ m. Für diese Messaufgabe sind konfokal chromatische sowie kapazitive Sensoren von Micro-Epsilon besonders geeignet. Die Sensoren sind industrieoptimiert, kompakt und liefern Genauigkeit im Submikrometerbereich unabhängig von glänzenden oder matten Oberflächen.

Konfokal-chromatische Sensoren vereinen modernste Technologie mit hoher Geschwindigkeit und Präzision. Dank leistungsfähiger Controller und präziser Sensoren können kleinste Details und Strukturen auf nahezu allen Oberflächen hochgenau gemessen werden. Hochpräzise Messungen sind auf spiegelnden Oberflächen wie hochglanzpolierten Metallen oder Flüssigkeiten, auf matten Oberflächen wie Graphit- und Kathodenmaterial (Lithium/Mangan/Kobalt/Nickelgemisch) sowie auf transparenten Materialien, wie Glas oder Kunststoffplatten, möglich. Dank der schnellen Belichtungszeitregelung kann das Confocaldt auch bei Materialwechsel von matt zu glänzend und umgekehrt stabil messen.

Walzenspaltmessung am Kalander

Batteriezellenmaterialien, wie Elektrodenfolien für Lithium-Ionen-Batterien, werden mithilfe der Kalandertechnik verdichtet. Zwei verstellbare Walzen sorgen dafür, dass das Materialgemisch auf die vorgegebene Dicke gewalzt wird. Für gleichbleibende Qualität ist der Walzenspalt durchgehend und mikrometergenau zu überwachen. Kapazitive Sensoren der Reihe Capancdt von Micro-Epsilon stellen die Einhaltung der extrem niedrigen Toleranzen sicher. Der Sensor misst in einem Winkel von 90° auf die Walze.

Dank ihrer innovativen Technologie sind kapazitive Sensoren von Micro-Epsilon in der Lage, auch bei extremen Temperaturen Messwerte bis in den Submikrometerbereich zu liefern. Sie eignen sich für Einsatzbedingungen bei Tiefsttemperaturen, im Reinraum oder im Ultrahochvakuum bis hin zu Industrieumgebungen. Die kapazitiven Sensoren von Micro-Epsilon sind außerdem langzeitstabil, da keine Komponenten verbaut sind, die die Lebensdauer einschränken. Eine weitere Stärke ist die Kombinationsvielfalt. Jeder kapazitive Sensor kann ohne aufwändige Kalibrierung mit einem beliebigen Controller von Micro-Epsilon verwendet werden.

Eine mobile Lösung stellt das Zweikanal-Handmessgerät Capancdt MD6-22 (Bild 3) dar, welches sich für die Spaltmessung auf allen leitenden Objekten eignet. Das kapazitive Handmessgerät ist leicht, handlich und per Touch-Screen bedienbar. Werksseitig sind zudem verschiedene Funktionen vorprogrammiert, wie die automatische Spaltdetektion, die die parallele Ausrichtung von zweiseitig messenden Flachsensoren vereinfacht. Für erhöhte Flexibilität sorgt die Speicherfunktion. Dank ihr kann der Anwender Messwerte an verschiedenen Stellen ermitteln, diese auf einer Micro-SDKarte speichern und sie zu einem späteren Zeitpunkt zur Auswertung heranziehen.