Perfekte technische Lösungen für komplexe Probleme zu finden ist oft aufwändig und teuer. Und zudem der Erfolg ungewiss. Dieser Artikel zeigt, wie sie in 3 Schritten zu ihrer komplexen Lösung kommen – beginnend mit einem kostengünstigen, sofort verfügbaren NIR Spektrometer, um die grundsätzliche Machbarkeit binnen Minuten zu prüfen.

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Nahinfrarotspektroskopie ist eine etablierte Technologie für das schnelle, berührungslose und zerstörungsfreie Bestimmen von Unterschieden in verschiedenen Substanzen. Doch ist es wirklich die passende Technologie für ihre Problemstellung?

Anhand eines konkreten Kundenbeispiels aus der Kunststoffindustrie soll in diesem Beitrag gezeigt werden, wie man schnell – und zunächst ohne großes Investment – große Schritte nach vorne kommt.

Schritt 1: Grundsätzliche Machbarkeit prüfen – schnell & mit geringem Invest

NIR wird in der Kunststoffindustrie eingesetzt, um Unterschiede bestimmen oder unbekannte Materialien identifizieren zu können. Gängige Anwendungen sind:

Soweit so grundsätzlich klar. Doch wie sieht es mit ihrem ganz konkreten Problem aus?

  • Sind die Pulver im Wareneingang tatsächlich auseinander zuhalten?
  • Sind die Schwankungen in den Chargen nicht viel zu klein, um sicher detektiert zu werden?
  • Wann ist ein Kunststoff zu dunkel für die schnelle und sichere Sortierung im Recycling?
  • Wie kann ich für jede Lieferung die NIR Detektierbarkeit nachweisen?

Im Folgenden wird das grundsätzliche Vorgehen am Beispiel einer defekten Dosieranlage für TiO2 gezeigt. Die Dosieranlage hatte einen Defekt, der tagelang nicht erkannt wurde, da passende Prüfmethoden fehlten. Die entscheidende Frage war dementsprechend zu allererst: Hätten wir den Fehler mit Hilfe von NIR entdecken können?

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Die Differenzdarstellung wie auch die Clusterdarstellung zeigen klar, dass ein Unterschied von 0,4% sicher aufgelöst werden kann; ein Unterschied von 0,15% nicht mehr. Der fehlerhafte Prozess wurde erst gestoppt als der Unterschied zum Soll-Wert (3,0%) 1,7% war. NIR hätte bereits ab 0,4% sicher eine Abweichung detektiert.

Diese grundsätzliche Aussage konnte binnen Minuten mit Hilfe des verfügbaren Handgerätes und der dazu passenden Software getroffen werden. Die Machbarkeit war damit bewiesen.

Vorteile

  • Faustgroßes NIR Spektrometer ab Lager verfügbar, einfach zu bedienen
  • Schnelle Aussage zur grundsätzlichen Machbarkeit bei geringem Invest

Nachteile

  • Geschlossenes System
  • Ggf. nicht perfekt passende Datenaufbereitung für eine Automatisierung

Schritt 2: Einbau in einen Prototypen – teilautomatisiert

Nachdem die grundsätzliche Machbarkeit geklärt ist, behalten sie die Hardware und greifen auf unsere Runtime-Umgebung zurück. Mit einem Industrie-Protokoll können sie das faustgroße NIR Spektrometer ansteuern, auslösen und auslesen.

Bei der Individualisierung der Software bleiben wir entweder nah an der ursprünglichen Funktionalität des Solid Scanners oder entwickeln für sie eine passgenaue Algorithmik.

Damit können sie einen Prototypen ihrer Lösung aufbauen und den Prozess (teil-)automatisieren. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der Solid Scanner nicht für den 24/7 Betrieb unter industriellen Bedingungen ausgelegt ist.

Vorteile

  • NIR Spektrometer (Hardware) kann weiter verwendet werden
  • Mit Hilfe angepasster Software kann das Spektrometer angesteuert und ausgelesen werden

Nachteil

  • Hardware ist nicht für den Dauerbetrieb unter industriellen Bedingungen ausgelegt

In Summe bauen sie somit schnell einen funktionierenden Prototyp ihrer Lösung auf, mit nur einem kleinen Teil an individuellen (Entwicklungs-)Kosten.

Schritt 3: Überführung in eine industrielle Lösung

Sie kennen nun ihre exakten Anforderungen. So starten wir direkt in ein gemeinsames Entwicklungsprojekt, um die Lösung zu entwickeln, die ihren Ansprüchen genügt. Dabei kommen uns ihre Erfahrungen mit NIR im Allgemeinen und unserer Technik im Speziellen zugute. Die Runtime-Umgebung kann übernommen und ergänzt werden. So dass wir auch im dritten Schritt auf Vorhandenem aufbauen und daher das Budget schonen. Große Teile der sonst üblichen Unsicherheit bei solchen Projekten werden vermieden.

Wir konnten schnell einige Aufgaben identifizieren, die wir gut mit NIR lösen können. Ein einfacher Einstieg in die Technologie, wie er uns gefällt.

Manuel M., QM-Ingenieur