18. September 2023
Terahertz-Technik optimiert Qualitätskontrolle in der Extrusion
Im Rahmen eines geförderten Forschungsprojektes haben Forscher des Kunststoff-Zentrums SKZ einen Messadapter entwickelt, der es ermöglicht, THz-Sensoren an einen Extruder zu adaptieren und die darin befindliche Kunststoffschmelze zu messen. THz-Wellen, die im Frequenzspektrum zwischen dem Infrarot- und dem Mikrowellenbereich liegen, können Kunststoffe durchdringen und so Informationen über die Eigenschaften der Kunststoffschmelze liefern. Die Herausforderung bestand darin, die THz-Wellen in die Schmelze zu leiten, da in Extrudern Drücke von bis zu 300 bar und Temperaturen von bis zu 300 °C vorherrschen können. Zudem besteht das Extrudergehäuse aus Metall, das für THz-Wellen nicht transparent ist.
Dabei wurden nicht nur verschiedene Kunststoffe bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken untersucht, sondern auch Fremdkörper wie Glaskugeln in der Schmelze. Zusätzlich wurde der Aufschmelzgrad betrachtet und KI-basiert ausgewertet. Im nächsten Schritt wird ein Messkopf für die Messung in Reflexion entwickelt, der an jeder Stelle der Extrusionslinie eingesetzt werden kann.
Fremdkörper in der Schmelze, nicht aufgeschmolzenes Granulat oder ein nicht optimaler Aufschmelzgrad sind Eigenschaften, die kein Extrudeur gerne hört. Meist werden diese Effekte erst erkannt, wenn aus der Kunststoffschmelze bereits ein Produkt geformt wurde, das aufgrund der Fehler zu Ausschuss wird.
Unternehmen, die mehr über ihre Kunststoffschmelze wissen wollen und an einer Optimierung ihrer Qualitätskontrolle interessiert sind, können sich an das SKZ wenden.
Das IGF-Vorhaben 21044 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.
Detektion von Fremdkörpern in der Schmelze
Fremdkörper in der Kunststoffschmelze sind ein großes Problem bei der Extrusion. Forschern des SKZ ist es nun gelungen, einen Adapter zu entwickeln, um Terahertz-Sensoren direkt an den Extruder anzukoppeln und so die Schmelze inline auf Fremdkörper zu untersuchen.
 Foto: Marcel Mayr, SKZEinsatz der THz-Technik zur Charakterisierung der Kunststoffschmelze im Extrusionsprozess |
Im Rahmen eines geförderten Forschungsprojektes haben Forscher des Kunststoff-Zentrums SKZ einen Messadapter entwickelt, der es ermöglicht, THz-Sensoren an einen Extruder zu adaptieren und die darin befindliche Kunststoffschmelze zu messen. THz-Wellen, die im Frequenzspektrum zwischen dem Infrarot- und dem Mikrowellenbereich liegen, können Kunststoffe durchdringen und so Informationen über die Eigenschaften der Kunststoffschmelze liefern. Die Herausforderung bestand darin, die THz-Wellen in die Schmelze zu leiten, da in Extrudern Drücke von bis zu 300 bar und Temperaturen von bis zu 300 °C vorherrschen können. Zudem besteht das Extrudergehäuse aus Metall, das für THz-Wellen nicht transparent ist.
Dabei wurden nicht nur verschiedene Kunststoffe bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken untersucht, sondern auch Fremdkörper wie Glaskugeln in der Schmelze. Zusätzlich wurde der Aufschmelzgrad betrachtet und KI-basiert ausgewertet. Im nächsten Schritt wird ein Messkopf für die Messung in Reflexion entwickelt, der an jeder Stelle der Extrusionslinie eingesetzt werden kann.
Fremdkörper in der Schmelze, nicht aufgeschmolzenes Granulat oder ein nicht optimaler Aufschmelzgrad sind Eigenschaften, die kein Extrudeur gerne hört. Meist werden diese Effekte erst erkannt, wenn aus der Kunststoffschmelze bereits ein Produkt geformt wurde, das aufgrund der Fehler zu Ausschuss wird.
Unternehmen, die mehr über ihre Kunststoffschmelze wissen wollen und an einer Optimierung ihrer Qualitätskontrolle interessiert sind, können sich an das SKZ wenden.
Das IGF-Vorhaben 21044 N der Forschungsvereinigung Fördergemeinschaft für das SKZ wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.
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