Modular optimierte Produktionsprozesse

Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS hat im Rahmen der Control 2024 ein System für die KI-basierte optische Oberflächen- und Fehleranalyse für kontinuierliche Produktionsprozesse vorgestellt. Damit gelingt die Produktion schneller, genauer und flexibler. Aus der Verbindung von Künstlicher Intelligenz und optischer Messtechnik werden in Prozess-Echtzeit Fehler detektiert, klassifiziert, visualisiert und an die produzierende Anlage gemeldet. Über das System sprach das Control-Messeteam mit Dr.-Ing. Christopher Taudt, Gruppenleiter Oberflächenmesstechnik am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Anwendungszentrum für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien.

Taudt: Wir spezialisieren uns auf die Oberflächencharakterisierung, vor allem die Fehlerdetektion, Oberflächenrauheitsmessung und Detektion von Abweichungen. Unsere Spezialität ist die Integration von Messtechnik in Industrieanlagen. Der Messprozess erfolgt direkt während des Produktionsprozesses. Mit diesem Demonstrator des Messsystems SURFinpro zeigen wir an einem Beispiel eines Rolle-zu-Rolle-Prozesses, wie wir mithilfe einer optischen Streulichtmethode die Oberfläche dreidimensional rekonstruieren und daraus Informationen über beispielsweise Fehler, Kratzer, Einschlüsse, Luftblasen, aber auch geometrische Abweichungen an der Folienoberfläche extrahieren.

Taudt: Anwender sind zum einen Folienhersteller oder Prozessierer von Folien. Es können auch Hersteller aus anderen Branchen sein, etwa Hersteller von Metallbändern. Es lassen sich nicht nur Eigenschaften von Produkten auf Rollen mit diesem System betrachten, sondern auch auf Plattenmaterial. Hierzu haben wir auf der Control Anfragen von potenziellen Kunden erhalten, die Metalle als Platten- und Stangenmaterial verarbeiten.

Taudt: Üblicherweise ist es so, dass die Industrie sehr gezielt mit einem Problem auf uns zukommt und wir uns das dann genauer ansehen. Natürlich haben wir aber ein Portfolio an eigenen Messtechniken, die wir in einen solchen Prozess einbringen können. Wenn unsere Analyse erfolgt ist, entscheiden wir, welche unserer Technologien, die wir eigenständig entwickelt oder weiterentwickelt haben, konkret passt.

Taudt: Für Unternehmen ist es immer interessant, mit möglichst wenig Investment möglichst viele Informationen und Messwerte aus dem Prozess zu erfassen. Das würde zum Beispiel bedeuten, mehrere Sensoren in das System einzubinden. Dann geht es um große Messebereiche, schnellere Messprozesse und inline in den Herstellungsprozess eingebundene Messvorgänge. Die Automatisierung und Digitalisierung spielen aus unserer Sicht die größte Rolle. Es geht weg vom stationären Messgerät, weg von der Qualitätsprüfung im Labor, sondern hin zur direkten Integration in den Herstellungsprozess, um eine dauerhafte Überwachung zu erreichen. Es geht auch um Flexibilität, etwa bei den Materialien und Abläufen. Wichtig ist es auch, eine möglichst große Parameterbandbreite zu erfassen.

Taudt: Kunden wenden sich an uns als Forschungsinstitut, weil sie eine Lösung suchen, die für ihr Problem jeweils spezifisch ist. Wenn ein Kunde zu uns kommt, hat er eventuell schon einige Hersteller von Messsystemen direkt angesprochen, aber bei den Standardlösungen keine passgerechten Antworten gefunden. An diesem Punkt kommen wir als Forschungsinstitut ins Spiel und sind der richtige Ansprechpartner, um eine anwendungsgerechte Lösung zu erarbeiten.

Taudt: Auf unserem Stand hier in Stuttgart haben wir ein Fachpublikum erreicht, das mit den speziellen Zielstellungen, die wir bedienen können, etwas anfangen kann und darin Lösungen sieht. In den vergangenen Jahren waren wir beispielsweise auch mit Hyper Spectral Imaging (HSI) auf der Messe, eine Technologie, die noch nicht von der Stange zu haben ist. Mittlerweile wurde dieser Bereich aus dem Institut ausgegründet und ist als eigenständiges Unternehmen DIVE imaging systems unterwegs.

Taudt: Es sind hochgradig fachliche Kontakte, die wir hier vorfinden. Die Gesprächsqualität ist hoch, die Besucher sind vorinformiert, sodass wieder ein sehr effizienter und zielführender Austausch gelingt.