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, passgenauen Lösung kommen. Sie beginnen 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 wird in diesem Beitrag gezeigt, wie man schnell – und zunächst ohne großes Investment – große Schritte nach vorne macht.
Das Konzept in der Übersicht:
Schritt 1
Nutzen Sie die sofort verfügbare NIR Hardware und Softwaresuite, um die grundsätzliche Machbarkeit zu prüfen.
Schritt 2
Bauen sie einen Prototyp mit der existierenden Hardware auf. Bei Bedarf entwickeln wir eine individuelle Algorithmik für Sie.
Schritt 3
Wir setzen eine passende Hardware für Ihre industrielle Lösung ein und integrieren unsere Software in Ihre Anlage.
Schritt 1: Grundsätzliche Machbarkeit prüfen – schnell & mit geringem Invest
Wofür eignet sich NIR?
NIR wird in der Kunststoffindustrie eingesetzt, um Unterschiede bestimmen oder unbekannte Materialien identifizieren zu können. Gängige Anwendungen sind:
- Wareneingangskontrolle, z.B. bei Compondeuren
- Bestimmen von Chargenschwankungen, z.B. im Kunststoffspritzguß
- Identifizieren von unbekannten Kunststoffen, z.B. im Recycling
- Prüfung von NIR Detektierbarkeit neuer Kunststoffe, z.B. bei Masterbatchherstellern
Soweit so grundsätzlich klar. Doch wie sieht es mit Ihrem konkreten Problem aus?
- Sind die Pulver im Wareneingang tatsächlich auseinanderzuhalten?
- 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?
Eignet sich NIR für den Aufbau einer Messsensorik, um eine Dosieranlage zu überwachen?
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 zuerst: Hätte der Kunde den Fehler mit Hilfe von NIR entdecken können?
Einzelne NIR Spektren mit unterschiedlicher Reflexion, abhängig vom TiO2-Gehalt. 
NIR Spektren mit unterschiedlicher Reflexion, abhängig vom TiO2-Gehalt. Durchschnittsspektren 
Clusteranalyse zur übersichtlichen Darstellung vieler Spektren.
- Bild links: Die Varianz der Einzelspektren überlagern sich in den Fällen rot, grün und grau. Lassen sich diese Proben unterscheiden?
- Bild Mitte: Die Darstellung in Durchschnittspektren zeigt, dass sich die 3 oben genannten Fälle vermutlich trennen lassen.
- Bild rechts: In der aufbereiteten Clusterdarstellung zeigt sich jedoch, dass sich die Proben mit 3,01% und 3,17% mit Hilfe der Anwendung Standardanalyse nicht sicher unterscheiden lassen
Die Clusterdarstellung zeigt damit 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.
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
Diese grundsätzliche Aussage konnte binnen Minuten mit Hilfe des verfügbaren Handgerätes und der dazu passenden Software getroffen werden. Die Machbarkeit war damit bewiesen.
Schritt 2: Einbau in einen Prototyp – 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. Zusätzlich können wir die Algorithmik individualisieren.
Damit können sie einen Prototyp 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 weiterverwendet 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 Ihre Aufgabe löst. 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