Ziel der Entwicklung
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines flexiblen, prozessintegrierten Systems zur Kontrolle von Farb-, Reflektanz- und Transluzenz-Eigenschaften, welches für eine 100-Prozent-Kontrolle in der Serienfertigung von Massenprodukten einsetzbar ist. Das System wurde an Produktionslinien für Kunststoffflaschen validiert. Dabei sollte es eine einfache, aufgabenspezifische Anpassung von Mess- und Zielparametern, des Messraums sowie eines variablen Grades der Einbeziehung von 3D-Geometrieeigenschaften realisieren. Eine Online-Klassifikation von Farb- und Reflektanzabweichungen an dreidimensional ausgeprägten Produkten soll im Echtzeitregime ermöglicht werden. Der Einsatz bei hohem Durchsatz und kurzen Taktzeiten ist ein entscheidendes Zielkriterium. Das Zielsystem sollte für die Prozessintegration in automatische Fertigungslinien und mit Transport- und Fördersystemen sowie mit zentralen Anlagensteuerungen kompatibel ausgelegt sein.
Vorteile und Lösungen
Bislang wird in industriellen Fertigungslinien oftmals auf eine Inline-Farbprüfung verzichtet, da die Farbgebung meistens in gesonderten, technisch gut abgesicherten Prozessschritten erfolgt. Zudem ist die Umsetzung der hohen Anforderungen an die technische Realisierung einer objektiven Farbprüfung beziehungsweise die Stabilität der Prüfqualität einer prozessintegrierten Farbprüfung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. In einigen hochintegrierten Fertigungslinien ist die Farbgebung allerdings ein essentieller Bestandteil der Fertigung selbst, die Prüfung ist dann ein integraler Bestandteil der Prozesssteuerung. Der Einfluss bei einer Vielzahl von Prozessparametern und Störgrößen auf die resultierende Farbe bei der Produktion ist oft schwer formalisierbar oder nicht bekannt. Die mit der Entwicklung ermöglichte kontinuierliche und echtzeitfähige Kontrolle der Farbeigenschaften hat für Anwender hohe wirtschaftliche Relevanz, da tendenziell oder periodisch auftretende Farbabweichungen bei den Produkten zu Reklamationen oder Rückläufen führen. Für die Kunden bietet der neue Lösungsansatz eine Möglichkeit zur Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit, zur Vermeidung finanzieller Verluste sowie zur Verbesserung ihrer Prozesssteuerung.
Zielgruppe und Zielmarkt
Ein Prototyp des Systems wurde bereits unter realen Industriebedingungen an Fertigungslinien in der Massenproduktion von Kunststoffflaschen erprobt und positiv validiert. Im Zuge einer Dauererprobung bei einem Berliner Industriepartner wurde dem System zunächst eine Fehlerdetektionsrate von 98 Prozent bei bis zu 16 Tests pro Sekunde sowie zuverlässige Arbeit aller Module im automatischen Fertigungsprozess attestiert. Die Validierung und die Tests erfolgten im Rahmen der betriebsinternen Normen und Vorgaben. Angesichts dieser sehr guten Ergebnisse wird die durchgeführte Entwicklung als Erfolg eingeschätzt. Das entwickelte prototypische Prüfsystem soll bis zur Serienreife und Markteinführung weiterentwickelt werden. Einsatzpotenziale für das im Projekt entwickelte modulare System sind vor allem automatische Produktionslinien für verschiedene Materialen wie beispielweise Kunststoff-, Textil- und Metallwerkstücke, bei denen Farbabweichungen von einer Musterfarbe geprüft werden müssen. Das bereits getestete System umfasst ebenfalls ein Modul, welches zusätzlich die Transluzenz, den Grad der Durchsichtigkeit beziehungsweise der Verfärbung des durchstrahlenden Lichts, mit den angelernten Sollwertvorgaben vergleicht. Weitere Module wie Messkammern sind für die Prüfung der 3D-Form und der Kontur verfügbar. Besonders hervorzuheben ist die hundertprozentige Automatisierung der Messungen im Produktionstakt, wobei auch sehr kurze Taktzeiten im Bereich von Zehntelsekunden erreicht werden können. Zielgruppen sind vor allem Betriebe der Massenproduktion, die aufgrund wettbewerblicher oder gesetzlicher Anforderungen ein höheres Niveau ihrer Qualitätssicherung und Produktprüfung anstreben und dabei insbesondere Produktmerkmale mit Farb-, Transluzenz- und geometrischen Kriterien prüfen müssen. Typische Beispiele sind Hersteller von Verkaufsverpackungen in der Kosmetikindustrie, der Getränkeindustrie, von Endprodukten der Leicht- und Konsumgüterindustrie und vergleichbare Bereiche.
