Erschienen am: 10.07.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN 7 2017

Einheitliche QS beim Thermoformen dank IR-Kamera

50 Prozent weniger Ausschuss

Mangelhafte Erfassung und unterschiedliche Einstellungsmodalitäten bei Prozessparametern zählten bislang zu den größten Nachteilen bei der Thermoformung. Die Produktionsqualität war abhängig vom Wissen der Mitarbeiter und den Einstellungen an der Maschine, eine Möglichkeit zur Echtzeit-Erfassung des Prozesses gab es nicht. Dank neuer Messtechnik mit speziell angepasster Sensorik ist es nun möglich, dass Produktionsprozesse in jeder Phase überwacht, dokumentiert und visualisiert werden.


Mit der Lösung von Toolvision ist eine Darstellung des gesamten Thermoformprozesses möglich. Das System umfasst bis zu zwölf Sensoren, die direkt im Werkzeug oder in die Maschine integriert sind.
Bild: Toolvision GmbH

Das Sensorpaket wird in die Maschine integriert und genau auf die Werkzeuge abgestimmt, um die wesentlichen Parameter sichtbar zu machen und Ausschuss sowie Nachproduktion zu vermeiden: Sobald die Sensoren oder die eingebaute Infrarotkamera eine Abweichung während des Prozesses feststellen, erfolgt eine Fehlermeldung. Mangelhafte Produkte werden erkannt und können aussortiert werden. "Die unzureichende Erfassung von Prozessdaten zählt zu den großen Nachteilen bei der Thermoformung", erklärt Peter Schöberl, Geschäftsführer der Toolvision GmbH. "Die Werkzeuge und Maschinen sind oft nicht mit integrierter Sensorik zur Überprüfung von Temperaturen, Drücken, Wegen, Kräften und Zustandsdaten ausgerüstet." Hohe Ausschussmengen, die Abnutzung von Werkzeug und Maschine sowie ein hoher Stückkostenfaktor können die Folgen sein. Gerade für die Lebensmittelbranche ist das ein Problem, da dort Schnelligkeit und Effizienz besonders gefragt sind. Gleichzeitig gehören unentwegt steigende Qualitätsansprüche durch automatisierte Weiterverarbeitung und eine lange Produktionskette zum Alltag. Lebensmittelproduzenten verlangen eine hundertprozentig nachvollziehbare und dokumentierte Qualität der Dauerproduktion unter Berücksichtigung spezieller Kriterien, was nur durch eine elektronische Prozesskontrolle möglich ist.

Bisherige Lösungen nicht zielführend

Bei der Maschineneinstellung wurde bisher auf das Fingerspitzengefühl der Mitarbeiter gesetzt. "Die Qualität in der Produktion war hauptsächlich von den Voreinstellungen und dem Know-how des Werkstattpersonals sowie der Techniker abhängig. Dies führte oft zu unterschiedlicher Produkteigenschaft und Qualität der einzelnen Stücke. Außerdem war eine zufriedenstellende Analyse des eigentlichen Thermoformungsprozesses in Echtzeit nicht möglich", so Schöberl. Aufgrund dieses Trial&Error-Prinzips konnte auch eine optimale Qualitätssicherung nicht gewährleistet werden. Mit der neuen Lösung ist nun eine exakte Darstellung des gesamten Thermoformprozesses möglich. Das System umfasst bis zu zwölf Sensoren, die direkt ins Werkzeug oder in die Maschine integriert sind und individuell auf die jeweilige Maschine sowie die Erfordernisse der Kunden angepasst werden. Pro Sekunde werden bis zu 125 Messdaten pro Messkanal generiert, die online aufgezeichnet und in Echtzeit ausgewertet werden. Die Temperatur an Werkzeug und Folie wird mit einer Infrarotkamera visualisiert und überwacht. Diese nimmt bereits feinste Abweichungen wahr und übermittelt sofort eine Fehlermeldung ans System. "Durch die Visualisierung der Prozessparameter während des gesamten Ablaufs kann auf mögliche Qualitätsabweichungen sofort reagiert werden", erläutert Schöberl. "Die Überwachung geschieht mithilfe von sogenannten Hüllkurven, die als Qualitätsfenster auf die Prozesskurven gelegt werden, oder mithilfe von Hotspots der Infrarotkamera. Wird das Qualitätsfenster über- oder unterschritten, kann in Echtzeit eine entsprechende Reaktion erfolgen." Farbige Referenzgraphen übernehmen eine ähnliche Aufgabe: Sie sorgen für eine anschauliche Darstellung von Ist- und Soll-Kurven im direkten Vergleich. Setzt man die Ergebnisse dieser Analyse dann in den Thermoformprozess um, kann das Anfahren der Maschine erheblich beschleunigt werden.

Dreistufiges Fehlermeldesystem

Um eine umfassende Kontrolle zu gewährleisten, hat Toolvision bei seiner Messtechnik auf ein dreistufiges Fehlermeldesystem gesetzt: Die Software erlaubt es dem Anwender, über einen selbst gewählten Zeitraum einen Schichtreport während der Produktion anzufertigen. Dieser kann auf Wunsch sogar per Mail versendet werden. Alternativ lässt sich das System so einstellen, dass die Maschine automatisch ausgeschaltet wird, wenn Fehler während der Produktion auftreten. Auf diese Weise können mangelhafte Produkte rechtzeitig aussortiert und etwaige Schäden an Werkzeugen oder der Maschine schon im Vorfeld verhindert werden. Außerdem können Serviceintervalle und Reparaturarbeiten besser überblickt und bereits im Voraus kalkuliert werden. Bis Ende des Jahres soll das Messsystem noch um ein zusätzliches Feature erweitert werden: "Zukünftig soll eine umfangreiche Trendvisualisierung möglich sein, damit Kunden auch langfristig ihre Thermoformprozesse überwachen und nachhaltig verbessern können", erläutert Schöberl.