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Fehlerdetektion und Sortierung im Produktionsmaßstab

Qualitätskontroll-Systeme für Kunststoffgranulat
Fehlerdetektion und Sortierung im Produktionsmaßstab

Die Qualitätskontrolle (QC) und Qualitätssicherung (QA) von Granulatrohmaterial lässt sich bisher über zwei unterschiedliche Verfahren mit dem gleichen Ziel, der Steigerung der Produktqualität, die jedoch völlig unterschiedlich funktionieren, erreichen: der qualitativen Pelletinspektion und der quantitativen Pelletsortierung.

Die Inspektion erfolgt sowohl durch Systeme, die ausschließlich Anwendung in einem Labor finden, als auch durch Systeme, die während des laufenden Produktionsprozesses, in Form einer on-line Kontrolle, Verunreinigungen im und von Grundmaterial detektieren. Direktes Ziel ist die Analyse der gefundenen Irregularitäten, durch welche eine Evaluierung der Fehlerquellen, die minderwertiges Material verursachen, angestrebt wird. Übergeordnete Ziele sind die Behebung der Ursache und die Verhinderung der dadurch entstehenden Ausschussproduktion. Die detektierten und analysierten Verschmutzungen können so beispielsweise auf verbranntes Restmaterial in den Zulaufröhren zurückgeführt werden, deren Säuberung die Qualität des Granulates erhöhen und stabilisieren kann.

Die Sortierung in einwandfreies und fehlerhaftes Material während der Produktion dient ebenfalls der Steigerung der Produktqualität, allerdings durch bloße Aussortierung kontaminierter Pellets und Fremdpartikel. Bei diesem Vorgehen steht nicht die exakte Analyse etwaiger „schwarzer Stippen“ und deren Ursache im Vordergrund, sondern schlicht die quantitative Reinigung des Grundmaterials.
Wirft man einen Blick in die Vergangenheit der Polymer Rohmaterialkontrolle, wirft man gleichfalls einen Blick in einen Sektor, der von hoher Innovation und kontinuierlicher Neuentwicklung geprägt ist. Längst ist die individuelle Pelletprüfung an einem Leuchttisch Geschichte, haben Automatisierungen manuelle Messfehlerquellen nahezu ausgelöscht und schließlich auch zu erheblich gestiegenen Ansprüchen an die Produktqualität geführt. Diesen wird durch eine zielorientierte Umsetzung der Anforderungsmaximierung an präzise und höchstauflösende Fehlerdetektion begegnet. Beide vorgestellten Verfahren sind in ihrer Entwicklung also insoweit ausgereift, dass sie den differierenden Vorstellungen über die Erzeugung von QC und QA der Hersteller genügen, haben jedoch dennoch Nachteile.
Dass die automatisierte off-line Laborkontrolle nur bedingt erfolgversprechend ist, um die Produktqualität während des Produktionsprozesses stabil zu halten, ist längst kein Geheimnis mehr. Die Messergebnisse und das eigentlich so dringend benötigte Feedback können nur mit enormen Zeitverzögerungen erbracht werden, ein tatsächlich zeitnaher und wirkungsvoller Eingriff in den fehlerhaften Produktionsprozess erfolgt gerade nicht. Die geringe Probenmenge erlaubt zudem nur eine stichprobenhafte Überprüfung des Grundmaterials und erzeugt gleichfalls nur eine auf die tatsächliche Produktionsmenge bezogene Repräsentativität im Promille-Bereich.
Systeme der on-line Kontrolle begegnen diesen Defiziten mit einem Direktanschluss an den Produktionsprozess, durch welchen sie wesentlich aktuellere Messergebnisse präsentieren und gleichfalls einen höheren Durchsatz verarbeiten. Nicht nur die verkürzte Reaktionszeit ist ausschlaggebend für die Steigerung der Materialqualität, sondern auch die Menge des tatsächlich überprüften Granulats und damit die Repräsentativität der Stichprobe, die durch den on-line Anschluss in den Prozentbereich gesteigert wird.
Daraus lässt sich ein simpler aber Effektivität und Effizienz steigernder Rückschluss ziehen: Erzielen on-line Inspektionssysteme in einer Produktion mit einem Volumen im zwei bis dreistelligen Tonnenbereich eine Qualitätskontrolle im Prozentbereich, so leisten sie in einer Produktion geringeren Volumens eine nahezu hundertprozentige Materialkontrolle.
Genau an diesem Punkt gewinnt die Sortierungsfunktion an Gewicht: Bei einer nahezu hundertprozentigen on-line Qualitätsprüfung des Granulats ist die Aussonderung der vorhandenen Fehler während des Produktionsprozesses evident, um eine optimale Produktqualität zu garantieren.
Optical Control Systems verbindet mit dem PS400C die qualitative on-line Produktkontrolle mit gleichzeitiger quantitativer Sortierung im Produktionsmaßstab.
Ausgestattet mit zwei 3-CCD-Chip Zeilenkameras für eine Fehlerdetektion mit 100µm Auflösung bei 800kg/h maximalem Durchsatz für präzise Fehlermessung bei gleichzeitiger hoher Leistungsstärke speichert das Gerät auch Partikelbilder und stellt sie dauerhaft zur Verfügung für eine statistische Messdatenaufbereitung. Das PS400C wird außerdem in einer weiteren Variante hergestellt, die, ausgestattet mit zwei 1-CCD-Chip Zeilenkameras, zwar auf die farbliche Fehlerdetektion verzichtet, dafür aber bei einem Durchsatz von maximal 800kg/h Partikelverunreinigungen ab 50µm misst.
Die Präparation der zu inspizierenden Granulate in Einlagigkeit, Vereinzelung und Entladung und der, durch zwei gegenüberliegende Kameras fokussierte, Messbereich im freien Fall, der die beidseitige Kontrolle jedes Pellets ermöglicht, sind ein Merkmal des PS400C. Das Mischverhältnis von Masterbatch und Compounder Materialien kann exakt bestimmt werden.
Besonders interessant für Rohstoffhersteller dürfte die Systemauslegung auf die Qualitätskontrolle hochtransparenter Pellets sein, die sich bisher aufgrund ihrer Reflektionseigenschaft als besonders kritisch erwies. Ein spezieller Beleuchtungsaufbau sorgt hier für die Generierung einer Messumgebung, die den spezifischen Eigenschaften hochtransparenter Granulate angemessen ist. Häufig auftretende Messfehler werden so eliminiert, mit der positiven Konsequenz, dass endlich auch dieses hochpreisige Material einer adäquaten Qualitätsprüfung unterzogen und damit eine unnötige Ausschussproduktion verhindert werden kann.
OCS Optical Control Systems, Witten www.ocsgmbh.com
Fachmesse K: Halle 10 Stand E21
Leuchttische zur Pelletprüfung sind Geschichte, manuelle Messfehler nahezu ausgelöscht, Automatisierung hat die Ansprüche an die Produktqualität erheblich gesteigert
Die Aussonderung der vorhandenen Fehler während des Produktionsprozesses ist evident, um eine optimale Produktqualität zu garantieren
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