Innenliegende Fehler bei Profilen mit nicht-symmetrischen Querschnitten sind aktuell nur eingeschränkt nachweisbar. Das SKZ und das Fraunhofer IIS wollen mithilfe von Computertomographie die Online-Messung einer vollständigen 3D-Abbildung des Extrudatquerschnitts ermöglichen.
Materialfehler durch Chargenschwankungen oder Restfeuchte, Verschleiß und Verunreinigungen an den Extruder- und Werkzeugoberflächen, falsche Prozesseinstellungen etc. können in der Kunststoffextrusion zu vielfältigen Fehlerbildern am Produkt führen. Sofern diese nicht von außen sichtbar sind, werden sie erst am Prozessende entdeckt oder im schlimmsten Fall sogar erst beim Kunden – und enden als Schadensfall in der Anwendung.
Labor-Messstand zur Röntgen-CT-Messung, der für den Online-Einsatz in der Kunststoffextrusion weiterentwickelt werden soll. (Foto: Simon Rettenberger, Fraunhofer IIS)
Nachweisbarkeit von Fehlern nur stichpunktartig und mit Zeitverzögerung
Für Rohre, Schläuche und Kabel haben sich hier bereits Online-Messverfahren auf Basis von Ultraschall- und Radarwellentechnik etabliert. Bei Profilen mit nicht-symmetrischen Querschnitten ist derzeit eine kontinuierliche Echtzeitmessung über den gesamten Querschnitt nicht möglich. Innenliegende Fehler, Formabweichungen etc. sind somit nur stichpunktartig und nur mit Zeitverzögerung nachweisbar.
Messdauer soll auf wenige Sekunden reduziert werden
An dieser Stelle setzt ein neu gestartetes Forschungsprojekt vom SKZ, Würzburg, und dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Erlangen, an. Den Lösungsansatz stellt dabei die röntgenbasierte Computertomographie (CT) dar, welche als Online-Messung eine vollständige 3D-Abbildung des Extrudatquerschnitts ermöglicht. Im Projekt soll die Röntgen-CT-Messung weiterentwickelt werden, um die Messdauer, bei ausreichend genauen Strukturauflösungen (im 0,1 mm-Bereich), auf wenige Sekunden zu reduzieren. Dabei sollen auch die wirtschaftlichen Gesichtspunkte wie Wartungs- und mögliche Anschaffungskosten sowie Sicherheitsaspekte insbesondere auch für kleine und mittlere Unternehmen berücksichtig werden.
Entwicklung einer automatischen Fehlerkennung
Der Messansatz wird als Demonstrator umgesetzt und im Technikumsumfeld an Profilextrusionsanlagen getestet. Nicht nur die eigentliche Messung, sondern auch die anschließende Auswertung der Messwerte ist Teil des Projekts. Dazu soll eine automatische Fehlererkennung zur späteren Anwenderunterstützung entwickelt werden. Aufgrund der Eignung der erzeugten Messdaten soll hier auf etablierte Algorithmen des maschinellen Lernens zurückgegriffen werden.
Interessierte Unternehmen können mitwirken
Das Forschungsprojekt ist im März 2024 gestartet. Die Evaluierung und Weiterentwicklung des röntgenbasierten CT-Messansatzes in der Profilextrusion soll einen wichtigen Beitrag und Mehrwert für Unternehmen der gesamten Wertschöpfungskette liefern, insbesondere für Messtechnikhersteller und Zulieferer, Extrudeure sowie Anlagenhersteller. Interessierte Unternehmen sind herzlich eingeladen, im projektbegleitenden Ausschuss des Forschungsprojekts kostenfrei mitzuwirken und sich über die aktuellen Ergebnisse zu informieren.
