Prześwietlamy samochód
A gdyby tak – jak bohater filmów science-fiction – móc zobaczyć to, co na co dzień niewidoczne dla oka? W życiu codziennym jeszcze długo pozostanie to domeną X-manów. Jednak w lakiernictwie takie możliwości już istnieją. Oferuje je aktywna termografia – technologia stosowana początkowo w… przemyśle kosmicznym.
O ile wielu dziedzinach życia odkrywanie tego, co zwykle niedostępne dla oczu, może wywołać przyspieszone bicie serca, o tyle w pracy lakiernika powoduje często co najwyżej nieprzyjemne uderzenia gorąca. Podczas rutynowej korekty lakieru nierzadko okazuje się bowiem, że pod wierzchnią warstwą ukryte są kolejne, maskujące szpachlę i naprędce wyklepaną blachę. A to może oznaczać tylko jedno: samochód brał udział w kolizji, o czym jego właściciel najwyraźniej zapomniał, reklamując go jako bezwypadkowy.
Odkrycie tego faktu jest istotne nie tylko dla prawidłowego przeprowadzenia prac lakierniczych, ale także wówczas, gdy kontrolę zleca klient zastanawiający się nad zakupem pojazdu. Pozwala bowiem zweryfikować intencje jego właściciela i ustrzec się przed nieuczciwym sprzedawcą. Badanie lakieru pokaże także, czy warsztat rzeczywiście wywiązał się ze swoich zobowiązań i wymienił uszkodzone blachy na nowe, czy też tylko je wyklepał i polakierował. Każdy z tych przypadków wymaga jednak spojrzenia głębiej – pod wierzchnią warstwę lakieru. – My to potrafimy! – mówi z dumą Michael Ernst, rzeczoznawca samochodowy i właściciel stacji kontroli pojazdów SVS we Frankfurcie nad Menem. Jego stacja należy do jednych z nowocześniejszych w Niemczech. Nic dziwnego: jej szef uwielbia nowinki techniczne i swoją pasję realizuje przez uzupełnianie wyposażenia o innowacyjne technologie. A ponieważ problem identyfikacji tego, co ukryte pod warstwą lakieru od dawna leżał mu na sercu, poszukiwał rozwiązania, które pozwoliłoby mu prześwietlić historię pojazdu bez konieczności niszczenia lakieru. I w końcu je znalazł! W efekcie jego stacja jest jedną z pierwszych w Niemczech, które oferują badanie lakieru z wykorzystaniem aktywnej termografii.
Po nagrzaniu karoserii lampą błyskową mierzona jest szybkość oddawania ciepła przez poszczególne elementy pojazdu. Na tej podstawie określa się grubość powłoki lakierniczej i zawartość ewentualnych wypełniaczy. Źródło: ThetaScan GmbH
Mechanik wskazuje podejrzane miejsca. Jak wyjaśnia, im ciemniejszy jest kolor danego elementu, tym grubszą warstwą lakieru został on pokryty. Zaznaczając takie miejsce na ekranie, można ustalić grubość warstwy z dokładnością do kilku mikrometrów (góra). Analizując rozkład temperatury, można stwierdzić, z jakimi materiałami mamy do czynienia (dół). Źródło: Steffen Dominsky
Technologia z kosmosu
Termografia nie jest technologią nową: od dawna jest wykorzystywana np. do analizy cieplnej budynków, zaś strażakom ułatwia znalezienie źródła pożaru. W obu przypadkach mamy jednak do czynienia z tzw. termografią pasywną, w której źródłem ciepła jest sam obiekt, a kamera termowizyjna służy jedynie do rejestrowania różnic temperatur. W przypadku samochodów i innych „zimnych” elementów sytuacja wygląda zgoła inaczej: aby obiekt emitował promieniowanie cieplne, musi je najpierw przyjąć z otoczenia. Odbite promieniowanie jest rejestrowane przez kamerę podczerwieni, a następnie przetwarzane na obrazy i analizowane za pomocą specjalistycznego oprogramowania.
Technologia ta, od dawna stosowana w lotnictwie i kosmonautyce, została zaadaptowana na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego przez Voklera Carla z niemieckiej firmy ThetaScan GmbH. Wynalazca stosował ją początkowo do analizy struktury lakieru łopat turbin wiatrowych i komponentów satelitów, aby następnie wprowadzić ją także do hal produkcyjnych, gdzie znalazła zastosowanie m.in. w analizie struktury podwozi z włókna węglowego montowanych w modelu Lamborghini Aventador. Ów szybki awans nie był zresztą przypadkowy: w porównaniu z konwencjonalnymi technikami kontroli jakości termografia ma bowiem wiele zalet. Bez wątpienia najważniejszą z nich jest bezdotykowy i nieniszczący charakter badania. Istotne znaczenie ma jednak także duża szybkość realizacji pomiaru i możliwość niemal natychmiastowej identyfikacji nawet niewielkich odchyłek czy uszkodzeń. Co więcej, można ją wykorzystywać nie tylko do badania blachy stalowej, ale także aluminium i tworzyw sztucznych (w tym CRP i GRP), a nawet powierzchni foliowanych.
Do przeprowadzenia termograficznej kontroli stanu lakieru konieczna jest lampa oraz kamera termowizyjna. Lampa emituje promieniowanie cieplne pochłaniane przez obiekt, zaś kamera rejestruje rozkład ciepła na jego powierzchni (w fazie nagrzewania i schładzania).
– Metoda ta umożliwia efektywne prześwietlanie warstw lakieru o grubości do ok. 600 μm. Aby móc badać warstwy zlokalizowane głębiej, konieczne jest zastosowanie mocniejszego źródła energii w postaci lamp halogenowych – wyjaśnia Artur Fink, specjalista ds. termografii w firmie SVS.
Artur Fink, ekspert ds. termografii w SVS, nadzoruje przebieg badania na ekranie komputera. Źródło: Steffen Dominsky
System pomiarowy ulokowany jest na wózku zamocowanym na zwykłej prowadnicy wyposażonej w jednostkę napędową. Jej zadaniem jest pchanie lub ciągnięcie wózka w tę i z powrotem wzdłuż bocznej osi pojazdu, w odległości ok. 40 cm od karoserii.
Gotowe w dziesięć minut
Aby przeprowadzić badanie jednego boku pojazdu, należy go naświetlić średnio 4 do 6 razy, co zajmuje nie więcej niż pięć minut. W razie potrzeby zabieg można powtórzyć na drugim boku, obracając samochód o 180°. Przy użyciu odpowiedniego systemu mocowania możemy także przeprowadzić analizę z lotu ptaka, prześwietlając dach i maskę pojazdu. Co więcej, prosta konstrukcja jezdna systemu pozwala go także łatwo przenosić z miejsca na miejsce, a tym samym umożliwia świadczenie usług z dojazdem do klienta. Jeśli jednak badaniu miałby być poddany tylko jeden pojazd, koszty takiego przedsięwzięcia znacznie przekroczyłyby przychody warsztatu.
Mimo że oferowana przez SVS usługa może wydawać się technologią „z kosmosu”, jej cena nie jest wysoka. Analiza jednej strony pojazdu kosztuje ok. 325 zł, co zapewnia firmie spore zainteresowanie – nie tylko ze strony zamożnych klientów. Coraz chętniej korzystają z niej także towarzystwa ubezpieczeniowe, którym szybkie, nieniszczące badanie stanu karoserii pozwala rozwiązać wiele sporów z klientami. Czy wzmacniany włóknem szklanym dach BMW z serii M3/M4 ucierpiał na skutek gradu? Aby uzyskać odpowiedź na to pytanie, konieczne jest przeprowadzenie badania termograficznego. Tylko ono – spośród dostępnych na rynku technik pomiarowych – jest w stanie jednoznacznie wykazać zmianę struktury materiału znajdującego się pod warstwą lakieru.
Istotną grupę klientów warsztatów oferujących badania termograficzne stanowić mogą w przyszłości także właściciele oldtimerów. Ich karoseria często nosi bowiem ślady wieloletniego użytkowania, a także prowizorycznego łatania, którym próbowano na szybko zatuszować wieloletni brak właściwej pielęgnacji. W porównaniu z ceną tego typu pojazdów (nierzadko przekraczającą 100 tys. zł) jednorazowy koszt badania termograficznego wydaje się błahostką – zwłaszcza że może nam ono oszczędzić wielu rozczarowań.
Jasno jak na dłoni
Co właściwie można zauważyć na zdjęciu termograficznym pojazdu? – Po odpowiednim przeszkoleniu – właściwie wszystko. Nie ma takiego defektu, którego nie wykryłaby kamera termowizyjna – mówi z przekonaniem Michael Ernst.
Rozkład temperatury wizualizowany jest za pomocą skali barw. Różnice w temperaturze poszczególnych elementów karoserii wynikają głównie z odmiennych właściwości poszczególnych materiałów: ich grubości oraz stopnia absorpcji i oddawania promieniowania cieplnego. Dla przykładu, cienka blacha będzie się mniej nagrzewała i szybciej oddawała energię niż blacha gruba. Zaś tej samej grubości szpachla lakiernicza będzie krócej trzymała ciepło niż cyna.
Co ważne, podgrzewanie powierzchni pojazdu nie niesie ze sobą ryzyka uszkodzenia karoserii. Jej temperatura po nagrzaniu jest bowiem zaledwie o kilka stopni wyższa niż temperatura otoczenia. Ta ostatnia nie może być niższa niż 5–10°C, a najlepiej, gdyby jej wartość oscylowała w granicach 20°C.
Przed badaniem pojazd nie wymaga gruntownego czyszczenia: można je z powodzeniem wykonać także na lekko zabrudzonych czy mokrych od deszczu powierzchniach. Co więcej, termografię można wykorzystać nie tylko do badania całych pojazdów, ale także do analizy struktury wybranych komponentów. Możliwość taką oferuje ręczny system pomiarowy, na który składa się nagrzewnica i kamera termowizyjna. Także i ta metoda pozwala dokładnie zbadać wszelkie odchyłki od stanu idealnego.
Kamera termowizyjna Infratec ImageIR pozwalająca rejestrować ciepło emitowane przez nagrzewające się elementy i obrazy rejestrowane tą kamerą podczas kontroli hamulców. Źródło: Tech Imaging Services
Nie tylko w blacharstwie
Badanie termowizyjne pozwala na szybkie, bezinwazyjne i dokładne lokalizowanie wad różnego rodzaju łożysk, instalacji, miejsc przegrzewających się, tarć spowodowanych wadami lub zbyt mocno zużytymi elementami. Diagnostyka może obejmować m.in. badanie rozkładu temperatury komory silnika, działanie ogrzewania, wydajność układów chłodzenia, jak również wykrywanie anomalii w rozkładzie temperatury, kontrolę wadliwej izolacji termicznej oraz uszkodzeń materiałowych elementów konstrukcji środków transportu. Termowizja w motoryzacji pozwala również na zbadanie poprawności działania układów hamulcowych, czyli nagrzewania się opon samochodowych na stanowiskach próbnych i w ruchu. Dzięki kamerom termowizyjnym możliwe jest znalezienie miejsca w którym na przykład zaciera się łożysko, czy występuje nieprawidłowe nagrzewanie podzespołu.
W motoryzacji kamery termowizyjne są stosowane jeszcze jako elementy systemów Active Night View Assist Plus w samochodach marki Mercedes-Benz. Tutaj oświetlenie pracujące w paśmie podczerwonym oświetla drogę i pobocze, a kamera uczulona na to pasmo oświetlenia wykrywa promieniowanie odbite oraz promieniowanie cieplne emitowane przez przechodniów czy zwierzęta.
