SKZ und Fraunhofer IIS: KI-gestützte Fehlererkennung für die Profilextrusion

CAD-Modell des reinen Online-Röntgen-CT-Messsystems ohne Verkleidung und Röntgenschutzvorrichtung. - (Foto: Fraunhofer IIS)

Das Kunststoff-Zentrum SKZ und das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS arbeiten im Forschungsprojekt „AutoROCK“ an der Digitalisierung und Automatisierung der Extrusion. Ziel ist es, Fehler in Kunststoffprofilen künftig automatisiert, zuverlässig und direkt im laufenden Produktionsprozess zu erkennen. Damit adressiert das Projekt eine zentrale Herausforderung der Kunststoffverarbeitung: Qualitätsabweichungen frühzeitig zu identifizieren, bevor Ausschuss, Materialverluste oder aufwendige Nacharbeiten entstehen.

Für den Aufbau einer belastbaren Datenbasis wurden im Projekt gezielt Extrudate mit charakteristischen Fehlstellen hergestellt. Zusätzlich stellten produzierende Unternehmen Ausschussprodukte mit typischen Defekten zur Verfügung. Erfasst wurden unter anderem Lunker, Fremdmaterialeinschlüsse, Poren und Geometriefehler. Die so gewonnenen Proben ermöglichen reproduzierbare und praxisnahe Szenarien für die weitere Systementwicklung.

Die Proben wurden mit modernen Röntgen-CT-Systemen sowie etablierten zerstörungsfreien Prüfverfahren untersucht. Der daraus entstandene Datensatz bildet die Grundlage für das Training eines KI-Systems, das Fehlstellen künftig automatisiert erkennen, klassifizieren und hinsichtlich ihrer Relevanz bewerten soll. Durch die Bandbreite der erfassten Fehlerbilder soll das System auch komplexe und überlagerte Defektstrukturen erfassen können.

Parallel dazu wurde ein Konzept für einen speziell angepassten Demonstrator entwickelt, der Online-Messungen während der Extrusion ermöglichen soll. Die technischen Anforderungen umfassen robuste Messungen trotz kontinuierlicher Materialbewegung, hoher Durchsatzgeschwindigkeiten und begrenzter Bauräume sowie die Einhaltung der Strahlenschutzanforderungen. Zudem soll sich die Technologie ohne Beeinträchtigung des Prozessflusses in bestehende Produktionslinien integrieren lassen. Praktische Tests sind im weiteren Jahresverlauf vorgesehen.

Die Kombination aus KI und angepasster CT-Technologie soll neue Möglichkeiten für die Qualitätssicherung in der Kunststoffindustrie eröffnen. Qualitätsabweichungen könnten damit künftig in Echtzeit erkannt und Prozessparameter zeitnah angepasst werden. Erwartet werden eine geringere Ausschussquote, eine höhere Prozessstabilität und eine verbesserte Ressourceneffizienz. Darüber hinaus ermöglicht die kontinuierliche Datenerfassung eine umfassendere Dokumentation der Produktqualität.

Das Projekt mit dem Förderkennzeichen 01IF23187N wird im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung über das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

Weitere Informationen: www.skz.de/forschung/messtechnik/zerstoerungsfreie-pruefung, www.iis.fraunhofer.de/

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg; Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS, Erlangen

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