Ob Lackierung, Pulverbeschichtung, Kunststoffschicht oder Korrosionsschutz: Die Dicke einer Beschichtung hat direkten Einfluss auf Qualität, Haltbarkeit und Funktion eines Bauteils. Ist die Schicht zu dünn, kann beispielsweise der Korrosionsschutz unzureichend sein. Eine unnötig dicke Beschichtung erhöht dagegen den Materialverbrauch und kann ebenfalls zu Qualitätsproblemen führen. Mit einem Schichtdickenmessgerät lässt sich die Dicke vieler Beschichtungen schnell und zerstörungsfrei kontrollieren.
Entscheidend ist jedoch, welches Material sich unter der Beschichtung befindet. Für Stahl und Eisen wird ein anderes Messprinzip benötigt als für Aluminium, Kupfer oder andere Nichteisenmetalle. Moderne Kombigeräte können beide Aufgaben übernehmen und automatisch oder gezielt das passende Verfahren verwenden.
Was wird bei der Schichtdickenmessung gemessen?
Bei der Schichtdickenmessung wird nicht die Gesamtdicke des Werkstücks bestimmt, sondern die Dicke einer auf dem Grundmaterial aufgebrachten Schicht. Typische Beispiele sind Lack auf Stahl, Pulverbeschichtungen auf Metall, Kunststoffbeschichtungen oder eine Lackschicht auf Aluminium.
Solche Messungen sind insbesondere in der Fertigung, im Wareneingang, bei Beschichtungsbetrieben und in der Qualitätssicherung relevant. Die Messung erfolgt direkt auf dem Bauteil und kann bei geeigneten Materialkombinationen zerstörungsfrei durchgeführt werden. Dadurch lassen sich viele Messpunkte prüfen, ohne das Bauteil zu beschädigen oder eine Probe entnehmen zu müssen.
Eine Übersicht geeigneter Geräte für Oberflächen- und Werkstoffprüfungen finden Sie bei den PCE Materialprüfgeräten von TOPA.
Fe oder NFe: Der Untergrund entscheidet
Bei Schichtdickenmessgeräten begegnet man häufig den Bezeichnungen "Fe" und "NFe". Fe steht für ferromagnetische Grundwerkstoffe wie Eisen und Stahl. NFe bezeichnet in diesem Zusammenhang elektrisch leitfähige, aber nicht ferromagnetische Nichteisenmetalle wie Aluminium oder Kupfer.
Diese Unterscheidung ist wichtig, weil sich die Beschichtung nicht unabhängig vom Untergrund messen lässt. Das Messgerät nutzt die physikalischen Eigenschaften des Grundmaterials, um den Abstand zwischen Sensor und Grundwerkstoff zu bestimmen. Dieser Abstand entspricht bei einer geeigneten Materialkombination der Schichtdicke.
Ein Kombigerät für Fe und NFe ist deshalb besonders vielseitig, wenn beispielsweise sowohl lackierte Stahlteile als auch beschichtete Aluminiumbauteile geprüft werden sollen.
Magnetinduktive Messung auf Stahl und Eisen
Auf ferromagnetischen Grundwerkstoffen wie Stahl oder Eisen kommt typischerweise das magnetinduktive Messverfahren zum Einsatz. Damit lassen sich nicht magnetische Beschichtungen auf einem magnetisierbaren Untergrund bestimmen. Typische Anwendungen sind Lack, Farbe, Kunststoff oder andere geeignete Schutzschichten auf Stahl.
Das Messprinzip nutzt ein Magnetfeld. Mit zunehmender Dicke der Beschichtung wächst der Abstand zwischen Messsonde und magnetischem Grundwerkstoff. Diese Veränderung wird vom Messgerät erfasst und in einen Schichtdickenwert umgerechnet.
Die magnetinduktive Messung eignet sich damit beispielsweise zur Kontrolle lackierter Stahlbauteile im Maschinenbau, von pulverbeschichteten Konstruktionen oder von Korrosionsschutzbeschichtungen.
Wirbelstrommessung auf Aluminium und anderen Nichteisenmetallen
Bei elektrisch leitfähigen, aber nicht ferromagnetischen Metallen wie Aluminium oder Kupfer wird für elektrisch isolierende Beschichtungen häufig das Wirbelstromverfahren eingesetzt.
Die Messsonde erzeugt dabei ein elektromagnetisches Wechselfeld, das im metallischen Grundmaterial Wirbelströme hervorruft. Die Stärke der Wechselwirkung verändert sich mit dem Abstand zwischen Sonde und Metall und damit mit der Dicke der darüberliegenden Beschichtung.
Typische Anwendungen sind Lack oder Kunststoff auf Aluminium und Kupfer sowie geeignete anodisierte Schichten auf Aluminium. Wichtig ist, dass nicht jede beliebige Kombination aus Beschichtung und Grundmaterial mit einem einfachen Fe/NFe-Schichtdickenmessgerät gemessen werden kann. Bei komplexen Mehrschichtsystemen oder elektrisch leitfähigen Beschichtungen können andere Messverfahren erforderlich sein.
| Grundmaterial | Typische Beschichtung | Messverfahren |
|---|---|---|
| Stahl oder Eisen | Lack, Farbe, Kunststoff | Magnetinduktiv |
| Aluminium | Lack, Kunststoff, geeignete anodisierte Schichten | Wirbelstrom |
| Kupfer | Elektrisch isolierende Beschichtungen | Wirbelstrom |
Warum die richtige Schichtdicke wichtig ist
Bei einer Beschichtung geht es nicht nur um das optische Erscheinungsbild. Ihre Dicke kann darüber entscheiden, ob die vorgesehene Schutzwirkung tatsächlich erreicht wird. Bei lackierten oder beschichteten Metallteilen spielt dies beispielsweise beim Korrosionsschutz eine wichtige Rolle. Auch bei Pulverbeschichtungen beeinflusst die Schichtdicke das Ergebnis und den Materialverbrauch.
Für Unternehmen bietet die regelmäßige Kontrolle deshalb mehrere Vorteile. Abweichungen können bereits während der Produktion erkannt werden, bevor größere Stückzahlen betroffen sind. Gleichzeitig lässt sich überprüfen, ob angelieferte Bauteile oder extern ausgeführte Beschichtungen den vereinbarten Anforderungen entsprechen.
Schichtdickenmessungen sind damit ein vergleichsweise einfacher Bestandteil einer reproduzierbaren Qualitätskontrolle.
Was beeinflusst das Messergebnis?
Auch bei einem digitalen Schichtdickenmessgerät hängt ein zuverlässiges Ergebnis von den Messbedingungen ab. Besonders wichtig ist eine korrekte Anpassung beziehungsweise Kalibrierung auf die jeweilige Messaufgabe. Unterschiede im Grundmaterial, die Oberflächenrauheit oder die Form des Bauteils können das Messergebnis beeinflussen.
Auch stark gekrümmte oder sehr kleine Messflächen können problematisch sein, da der Sensor korrekt auf der Oberfläche aufliegen muss. Für wiederkehrende Qualitätsprüfungen empfiehlt es sich zudem, nicht nur einen Einzelwert zu betrachten. Mehrere Messungen an definierten Stellen liefern eine bessere Aussage darüber, ob die Beschichtung über das gesamte Bauteil gleichmäßig aufgebracht wurde.
Vor Beginn einer Messreihe sollte außerdem geprüft werden, welcher Messbereich benötigt wird und welche Materialkombination tatsächlich vorliegt. "Metall auf Metall" bedeutet beispielsweise nicht automatisch, dass ein klassisches Fe/NFe-Schichtdickenmessgerät geeignet ist.
PCE-CT 80-FN2 für Messungen auf Fe und NFe
Mit dem PCE-CT 80-FN2 Schichtdickenmessgerät bietet TOPA ein kombiniertes Messgerät für typische Schichtdickenmessungen auf Eisen, Stahl und Nichteisenmetallen an. Der externe Sensor arbeitet im Magnetmodus für Fe-Untergründe und im Wirbelstrommodus für NFe-Untergründe.
Der Messbereich reicht von 0 bis 2.000 µm. Im Bereich bis 100 µm beträgt die Auflösung 0,1 µm, darüber 1 µm. Messwerte können im internen Speicher abgelegt und über die USB-Schnittstelle übertragen werden. Zusätzlich stehen Funktionen für Minimum, Maximum und Durchschnittswert sowie einstellbare obere und untere Grenzwerte zur Verfügung.
Durch den externen Sensor lassen sich auch Messstellen erreichen, an denen ein Messgerät mit fest integrierter Sonde schwieriger zu positionieren wäre. Damit eignet sich das Gerät unter anderem für Kontrollmessungen in Fertigung, Werkstatt und Qualitätssicherung.
Weitere Prüfgeräte für Schichtdicke, Rauheit, Härte, Materialdicke und andere Werkstoffeigenschaften finden Sie in unserer Kategorie PCE Materialprüfgeräte. Das vollständige ausgewählte Sortiment finden Sie unter PCE Instruments Messgeräte bei TOPA.
Schichtdicke oder Materialdicke: Wo liegt der Unterschied?
Schichtdickenmessung und Materialdickenmessung werden häufig verwechselt. Bei der Schichtdickenmessung wird lediglich eine Beschichtung auf einem Grundwerkstoff bestimmt. Soll dagegen beispielsweise die Wandstärke eines Rohres, Behälters oder Metallbauteils gemessen werden, handelt es sich um eine Materialdickenmessung.
Hierfür werden häufig Ultraschall-Materialdickenmessgeräte eingesetzt. TOPA bietet beispielsweise das PCE-TG 300-P5EE Ultraschall-Materialdickenmessgerät innerhalb der Materialprüfgeräte an. Die Auswahl des Messverfahrens richtet sich daher immer danach, ob eine Beschichtung oder das eigentliche Bauteil geprüft werden soll.
Untergrund und Beschichtung bestimmen das Messverfahren
Wer eine Schichtdicke messen möchte, sollte zunächst klären, aus welchem Material der Untergrund besteht und welche Beschichtung darauf aufgebracht wurde. Auf Stahl und Eisen eignet sich für viele typische Beschichtungen die magnetinduktive Messung. Auf Aluminium, Kupfer und anderen elektrisch leitfähigen Nichteisenmetallen können elektrisch isolierende Schichten mit dem Wirbelstromverfahren gemessen werden.
Kombinierte Fe/NFe-Schichtdickenmessgeräte decken damit viele typische Aufgaben in Fertigung und Qualitätskontrolle ab. Entscheidend für belastbare Ergebnisse bleiben jedoch die richtige Materialkombination, eine geeignete Kalibrierung und reproduzierbare Messbedingungen.
Häufige Fragen zur Schichtdickenmessung
Auf metallischen Grundwerkstoffen kann die Lackdicke mit einem geeigneten Schichtdickenmessgerät zerstörungsfrei bestimmt werden. Auf Stahl und Eisen wird typischerweise magnetinduktiv gemessen, auf Aluminium oder Kupfer kommt für elektrisch isolierende Lackschichten das Wirbelstromverfahren zum Einsatz.
Fe bezeichnet ferromagnetische Grundwerkstoffe wie Stahl und Eisen. NFe steht bei diesen Messgeräten für nicht ferromagnetische, elektrisch leitfähige Metalle wie Aluminium oder Kupfer.
Ja, sofern das Gerät über ein geeignetes NFe-Messverfahren verfügt. Elektrisch isolierende Beschichtungen wie Lack oder Kunststoff können auf Aluminium beispielsweise mit dem Wirbelstromverfahren bestimmt werden.
Ja. Ausgehärtete Pulverbeschichtungen auf geeigneten metallischen Grundwerkstoffen lassen sich mit einem passenden Schichtdickenmessgerät zerstörungsfrei prüfen. Das erforderliche Messverfahren richtet sich nach dem Grundmaterial.
Die Schichtdicke beschreibt ausschließlich die Dicke einer Beschichtung auf einem Grundmaterial. Die Materialdicke bezeichnet dagegen die Dicke des eigentlichen Werkstücks, beispielsweise die Wandstärke eines Rohres.
