Inspektion, Sortierung und Analyse von Kunststoffpellets: Röntgen- und Kameratechnik für steigende Qualitätsansprüche

Heutzutage erleben wir ein gestiegenes Bewusstsein für verbesserte Qualität von Konsumgütern aller Art. Kleinste Defekte müssen erkannt werden, bevor sie in den Produkten der Endverbraucher zu Schäden führen. Aus diesem Grund muss die Herstellungsindustrie ihre Produktionsprozesse sowie Gesamtlogistik im Zuge von Qualität und Sicherheit verbessern. Viele verschiedene Technologien sind heute im Einsatz, um die Qualität während der Produktion zu prüfen und sicherzustellen. Die Zukunft liegt allerdings in neuen, hochmodernen Technologien, die den steigenden Anforderungen gerecht werden. Ein Beispiel für die Qualitätssicherung ist die Nahrungsmittelindustrie. Üblicherweise wird Röntgentechnik an Fertigungslinien eingesetzt, um Lebensmittel, die Fremdkörper enthalten [1], auszusortieren. Das Röntgen während des Prozesses reduziert das Risiko der Übertragung von lebensmittelbedingten Unfällen und Erkrankungen. Techniken der Qualitätskontrolle aus der Nahrungsmittelindustrie werden zunehmend auch in anderen Fertigungsprozessen und Industrien angewendet, zum Beispiel in der Kunststoffindustrie.

Röntgentechnik für steigende Qualitätsansprüche in der Kunststoffindustrie

Kunststoffe, wie sie im Medizinbereich oder der Flugzeug- und Automobilindustrie eingesetzt werden, sowie höchstanspruchsvolle technische Kunststoffe, zum Beispiel für die Halbleiterfertigung, erfordern höchste Qualitätsstandards. Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen gilt es, immer kleinere Unregelmäßigkeiten und Verunreinigungen in Kunststoffen und Zwischenprodukten zu detektieren und auszusortieren. Verunreinigungen ab einer Größe von 50 µm können bereits Schäden in Fertigungssystemen oder Endprodukten mit hohen Folgekosten verursachen. Ein Beispiel aus der Kabelindustrie: Für die Herstellung von Hochspannungsunterseekabeln ist die Verarbeitung hochreinen Materials von entscheidender Bedeutung. Eine Verunreinigung des für die Isolation des Kabels verwendeten Kunststoffs kann zu Durchschlägen [2] führen. Passiert dies, können die Schäden in Millionenhöhe liegen, da eine Reparatur eines auf dem Meeresgrund verlegten Kabels nur mit hohem Aufwand möglich ist. Für die Kabelindustrie ist es wichtig, zwischen den verschiedenen Arten von Kontaminationen, wie metallischen und organischen Verunreinigungen, zu unterscheiden. Neueste Normen und Standards, wie beispielsweise der ANSI/ICEA Standard S-108-720, fordern zudem den Ausschluss von Verunreinigungen ab 100 µm in den zu verarbeitenden Materialien.

In den unterschiedlichen Prozessschritten zur Herstellung von Kunststoffprodukten können immer wieder Verunreinigungen entstehen (Bild 1). Dies betrifft die Prozesse der Werkstoff-, der Compound- und Masterbatchhersteller, der Verarbeiter, den Recyclingdienstleister und alle Beteiligten der Zulieferkette. Bevor die Materialien weiterverarbeitet werden, ist daher eine 100-Prozent-Prüfung erforderlich.

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In Kunststoffverarbeitungsprozessen gibt es viele unterschiedliche Arten möglicher Kontaminationen. In der Regel unterscheidet man zwischen metallischen und organischen Verunreinigungen, wie verbranntes Material, externe organische Kontaminationen und thermische organische Kontaminationen. Die Kontaminationen können visuelle sowie funktionale Auswirkungen auf das Endprodukt haben und zudem Schäden an hochmodernen Fertigungsmaschinen verursachen, wie beispielsweise am Spritzwerkzeug.

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