Voruntersuchungen zur Integration einer 3D-Spanvermessung in den Spanplattenprozess

Der Einfluss der Spangeometrie, insbesondere der Spandimensionen auf die Eigenschaften von Spanplatten ist bisher nur in Ansätzen erforscht, was in erster Linie auf das Fehlen einer zuverlässigen Methode zur Spanvermessung zurückzuführen ist. Mit der Entwicklung des '3D Particleview' steht Praxis und Forschung seit Anfang 2020 nun ein Laborgerät zur Verfügung, mit dem sich automatisiert die Spanabmessungen sowie die Spanoberfläche und das Spanvolumen umfangreicher Spanproben bestimmen lassen. Die Kernkomponente des Messgerätes ist ein Laser-Profilsensor, der nach dem Prinzip der Lasertriangulation arbeitet. Aufgrund der Neuheit der 3D-Spanvermessung mit Laser-Profilsensoren ist es Ziel dieser Arbeit, Details der Technologie zu erklären und die Ergebnisse von Grundlagenversuchen anhand industrieller Spanfraktionen als Wegweiser für weitere Untersuchungen darzustellen und zu diskutieren. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf - der vergleichenden Betrachtung von anzahl- und volumengewichtetem Mittelwert, - dem Einfluss der Montagehöhe des Laser-Profilsensors auf die Messergebnisse, - der experimentellen Untersuchung des nötigen Stichprobenumfangs und - der Dokumentation von Veränderungen der Spandimensionen im Prozess. Weiter wird auf Basis der 'Goldenen Regel der Messtechnik' gezeigt, dass die Auflösung bei der Spanvermessung mindestens 1/10, im 'äußersten Fall' 1/5, der kleinsten erwarteten Abmessung betragen soll. Für die Beurteilung der Plausibilität von Messergebnissen wird die aus Probeneinwaage und dem von der Sensorsoftware ausgegebenen Gesamtvolumen bestimmte Dichte vorgeschlagen. Als plausibel sind hierbei Messwerte anzusehen, bei denen die berechnete Dichte im Bereich der Holzarten liegen, die für die Herstellung der Spanplatte eingesetzt wurden. Sollen für den Plattenaufbau repräsentative Kennwerte bestimmt werden, bietet sich die volumengewichtete Mittelwertbildung an, bei der (gröbere) Späne entsprechend ihres Volumenanteils (stärker) zum Mittelwert der betrachteten Spandimension beitragen. Anhand der vergleichenden Vermessung industrieller Deck- und Mittelschichtfraktionen wird gezeigt, dass die Sensorauflösung bei Standardmontagehöhe für die Vermessung von Deckschichtspänen unzureichend ist und nur für Mittelschichtspäne plausible Werte erfasst werden können. Eine theoretisch erzielbare Auflösungserhöhung durch Verringerung der Montagehöhe des Sensors konnte anhand der Messergebnisse nicht bestätigt werden. Weiter wird am Beispiel einer industriellen Mittelschichtfraktion gezeigt, wie sich experimentell der nötige Stichprobenumfang für eine repräsentative Kennwertbildung bestimmten lässt. Gezeigt wurde auch, dass die Spandimensionen im Prozess ständigen Veränderungen unterliegen, die sich im gezeigten Beispiel (über Tage, Stunden und Minuten) auf ca. ± 10 % belaufen. Basierend auf einer kritischen Diskussion der eigenen Versuchsansätze werden Optimierungsvorschläge für Folgeversuche gegeben.