SKZ: 100 Prozent-Inline-Kontrolle der Extrudatqualität mit Mikrowellen-Tomografie

Prinzip der Mikrowellen-Tomografie: Die Kombination verschiedener verfahrensspezifischer Kennwerte ermöglicht eine dreidimensionale und detailgetreue Abbildung des Extrudats während der Herstellung - (Bild: SKZ).

Das SKZ und der Lehrstuhl für Numerische Mathematik der Universität des Saarlandes arbeiten bis Mitte 2020 im Rahmen eines öffentlich geförderten Forschungsprojekts an der Mikrowellen-Tomografie zur Beurteilung der Extrudatqualität.

Viele bestehende Verfahren zur Beurteilung der Extrudatqualität liefern als Offline-Prüfungen lediglich zeitversetzt Informationen. Die Folgen sind große Ausschussmengen und zeitverzögerte Korrekturmöglichkeiten sowie die damit verbundene geringe Wirtschaftlichkeit. „Die derzeit eingesetzte Inline-Messtechnik beschränkt sich aufgrund der enormen Datenmenge auf Punktinformationen oder setzt a-priori Informationen wie eine Homogenität von Materialeigenschaften über die gesamte Wanddicke voraus, was oftmals nicht der Realität entspricht“, erklärt Marcel Mayr vom SKZ.

Die Mikrowellen-Tomografie ermöglicht hingegen eine wirtschaftlich sinnvolle 100 Prozent-Inline-Kontrolle direkt während der Bauteilherstellung. Die dabei verwendete Mikrowellen-Strahlung ist im Vergleich zu Röntgenstrahlung, die etwa bei der Computertomografie genutzt wird, nicht ionisierend und damit gänzlich gefährdungsfrei. Daher entfallen aufwändige Arbeitsschutzmaßnahmen und ein hoher organisatorischer Aufwand. Weiterhin wird im Vergleich zu der etablierten Ultraschalltechnik kein Koppelmedium benötigt, sodass die Prüfung berührungsfrei und weitgehend temperaturunabhängig ist.

Jedoch ist die Mikrowellen-Tomografie noch immer eine Randerscheinung im akademischen Umfeld. Das soll nun geändert werden.

Die beiden Forschungsstellen arbeiten aktuell im Rahmen des öffentlich geförderten Forschungsprojekts an der Weiterentwicklung dieser Technologie. Das Ergebnis ist ein Demonstrator, den interessierte Unternehmen für ihre Anwendungen erproben können. Sowohl die dreidimensionale Erfassung der Bauteilgeometrie, die Detektion von herstellungsbedingten Fehlstellen wie Lunkern als auch die Materialcharakterisierung, etwa hinsichtlich des lokalen Füllstoffgehaltes, werden mit dem Demonstrator ermöglicht. Dabei werden mit dem Brechungsindex und dem Absorptionskoeffizient zwei verfahrensspezifische Mikrowellen-Kennwerte berücksichtigt, die jeweils für sich allein keine dreidimensionale Rekonstruktion in hoher Qualität ermöglichen. Werden die gewonnenen Informationen jedoch vereint, so ergibt sich eine Abbildung in hoher Auflösung und Detailtreue (vgl. Bild).

Allen Interessenten an einer im Prozess dokumentierbaren Produktqualität, wird die Möglichkeit geboten, kostenlos und unverbindlich an dieser Entwicklung teilzuhaben.

Das Vorhaben 19948 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschung (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.

Weitere Informationen: www.skz.de, www.num.uni-sb.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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