Der Blick in den Prozess ist die Basis für die Überwachung und damit auch die Optimierung von Verfahrensschritten in der industriellen Produktion. Bei Zerstäubungsprozessen ist das allerdings nicht ganz so einfach. Bei ihnen sind viele sehr kleine Partikel mit hoher Geschwindigkeit auf mehr oder weniger kurzer Strecke unterwegs, teilweise unter Ex-Schutz-Bedingungen oder schwer zugänglich – insgesamt ein Prozess also, der sich schlecht erfassen lässt. 

Bisher: Qualitätskontrolle nur im Nachhinein

Bei der Qualitätskontrolle solcher Prozesse blieb den Anwendern deshalb meistens nichts anderes übrig als die Qualität im Nachhinein zu kontrollieren: Entspricht die Dicke einer Spritzlackschicht den Vorgaben? Ist der Überzug von Tabletten in Drageeform gleichmäßig? Wenn sich herausstellte, dass dies nicht so war, hat der Betrieb jedoch bereits Ausschuss produziert. Und die Justierung der Prozessparameter war dann oft nur schrittweise im Näherungsverfahren möglich.

Alternative: Inline-Kontrolle des Prozesses

Deshalb ist eine Inline-Qualitätskontrolle eindeutig der bessere Weg für ein stabil­­ ­hohes Qualitätsniveau. Realisiert wird diese Art der Inspektion mit dem Spray­spy-Verfahren von AOM-Systems. Das in Zusammenarbeit mit der TU Darmstadt entwickelte Messprinzip nutzt ein laser-optisches Verfahren und macht sich dabei zunutze, dass ein bewegter Tropfen oder Partikel, der von einem inhomogenen Lichtstrahl beleuchtet wird, eine Lichtstreuung erzeugt. In den Messgeräten befinden sich Photonenempfänger. Sie trennen die resultierende Lichtstreuung zeitlich in die individuellen Streuordnungen und geben damit ein genaues Echtzeit-­Abbild des Sprüh­prozesses. Denn die Charakteristika der Streuordnungen korrelieren mit der Sprayqualität, die sich aus folgenden Kenngrößen herleitet: Volumenfluss, Sprühwinkel, kinetische Energie sowie ­Größe und Geschwindigkeit der Tropfen im Spray. 

Für die Produktionsüberwachung und für Labor-Anwendungen

Die Sprayspy-Geräte, die für die Inline-Prozesskontrolle entwickelt wurden, gehören zur Processline-Serie von AOM-Systems. Weil die Geräte Unregelmäßigkeiten in Echtzeit detektieren, erkennen sie zum Beispiel Fehler im Sprühmedium, in den Hardware-Komponenten oder auch Verunreinigungen in der Anlage frühzeitig. Der Anlagenbetreiber kann dann sofort gegensteuern und entweder die Ursache beheben oder die Verfahrensparameter verändern. Ebenso ist es möglich, dass die Steuerung einen Alarm ausgibt, wenn eine Messgröße außerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt. 

Praxiserfahrungen in der Spritzlackierung zeigen: Durch diese Integration der Messtechnik in den Prozess kann der Anwender bis zu 60 Prozent der häufigsten Lackierfehler in Echtzeit detektieren und sofort reagieren. 

Für die Analyse von Zerstäubungsprozessen im Labor stehen die Geräte der Labline-Serie zur Verfügung. Sie messen ortsaufgelöst Einzeltropfenereignisse und stellen die Messergebnisse als Histogramm oder aber als digitales Spritzbild dar, das die Volumenverteilung der zerstäubten Partikel im Spraykegel aufzeigt.

Digitalisierung als Basis für die Prozessoptimierung

Durch das Messen und Erfassen der Sprayparameter wird das Spray digital erfasst. Das heißt: Es werden Daten generiert, die sich analysieren, weiterverarbeiten und zum Beispiel für Big-Data- oder künstliche-Intelligenz-Anwendungen nutzen lassen. Das ermöglicht es zum Beispiel, vordergründig nicht sichtbare Muster zu identifizieren und Wartungsintervalle anhand des realen Zustandes statt turnusmäßig durchzuführen (Predictive Maintenance). Das verringert Stillstandszeiten und erhöht die Produktivität bei gleichzeitig sinkenden Produktionskosten. Die Vorteile sind offensichtlich. Deshalb wird diese – in vielen Bereichen bereits zum Standard gehörende aber im Spray noch neue – Technologie zum Standard werden, auch in Zerstäubungsprozessen.  

Breites Anwendungsspektrum

Führende Hersteller von Automobillacken, von Lackieranlagen und Hochrotations-Zerstäubern nutzen die Labline-Messgeräte, um ihre Produkte kontinuierlich zu optimieren und um Verfahrensparameter für die Anwendung der Produkte festzulegen. Damit ist die Oberflächen- beziehungsweise die Lackiertechnik ein zentrales Einsatzgebiet der Analysegeräte von AOM-Systems. 

Aber auch Hersteller von – um nur Beispiele zu nennen – so unterschiedlichen Produkten wie Düngemitteln oder Nasensprays nutzen die Labline-Geräte, um ihre Produkte schon in der Entwicklungsphase zu optimieren beziehungsweise die Parameter für den Zerstäubungsprozess festzulegen. Ebenso aufschlussreich ist das Messverfahren für die Hersteller, Planer und Betreiber von Zerstäubungsanlagen und deren Komponenten sowie von Sprühtrocknungs­anlagen.

Autor
Dr. Meiko Hecker, Geschäftsführer