16. November 2018 
 
25. September 2018

FachPack: Kontrolle unmittelbar im Fügeprozess

Siegelwerkzeuge mit innovativen Dünnschicht-Temperatursensoren stellt das Fraunhofer IVV auf der FachPack in Halle 4 am Stand 225 vor. Die Sensoren ermöglichen inline eine Überwachung des Verpackungsprozesses, erläutert Forscherin Andrea Liebmann im Gespräch mit DIE MESSE.

Foto: Fraunhofer IWMFoto: Fraunhofer IWM
Das Siegelwerkzeug mit Dünnschichttemperatursensoren ermöglicht eine Inline-Qualitätssicherung beim Wärmekontaktfügen.
Frau Liebmann, die Dünnschichttechnologie bietet für das adaptive thermische Fügen viele Potenziale. Welche Optionen ergeben sich damit?
Das Wärmekontaktsiegeln mit dauerbeheizten Werkzeugen ist das in der Verpackungsindustrie am weitesten verbreitete thermische Fügeverfahren. Bisher ermöglicht die wirkstellenferne Anordnung von zum Beispiel Thermoelementen unter der Werkzeugoberfläche eine träge und über das gesamte Werkzeug integrale Messung der Siegeltemperatur. Die Dünnschichttechnologie erlaubt hingegen eine Erfassung der real in der Naht vorherrschenden Siegeltemperatur. Der auf dieser Technologie basierende Inline-Sensor kann Packstofffalten, Lagensprünge und Kontaminationen durch eine hochdynamische, wirkstellennahe Messung der Siegeltemperatur bereits im Siegeltakt identifizieren. Dies bietet Potenzial für eine Inline-Prozesskontrolle.

Auf der FachPack stellt das Fraunhofer IVV neue Siegelwerkzeuge mit Dünnschicht-Temperatursensoren vor. Was wird damit möglich?
Das ausgestellte Siegelwerkzeug zeigt die Integration der Dünnschichtsensoren in das Werkzeug und deren Funktionsprinzip. Die neue Technologie ermöglicht die messtechnische Erkennung von potenziell fehlerhaften Siegelnähten im Abgleich mit Referenzsiegelungen. Nicht qualitätsgerechte Packungen können somit unmittelbar nach dem Siegelvorgang ausgeschleust werden und eine 100-Prozent-Prozent-Kontrolle einschließlich Dokumentation der Prozessparameter wird für jede Packung möglich. Perspektivisch bietet die Technologie die Voraussetzung für eine Inline-Regelung der Prozessparameter, insbesondere für neue Temperaturregelkonzepte mit partieller Beheizung.

Welche Abweichungen lassen sich während des Verpackungsprozesses identifizieren?
Abweichungen/Störungen – Packstofffalten, Lagensprünge, Kontaminationen – können inline, das heißt unmittelbar während des Fügeprozesses im eigentlichen Siegeltakt identifiziert werden.

Warum ist Qualitätssicherung beim Wärmekontaktfügen wichtig?
Die Qualitätssicherung ist wichtig, um das Inverkehrbringen von fehlerhaften und nicht qualitätsgerechten Packungen/Siegelungen zu minimieren beziehungsweise zu vermeiden. Bisher aufwändige und stichprobenartige Nachtests können durch den Einsatz der neuen Technologie entfallen oder reduziert werden.

Für welche Industriezweige bietet sich der neue Ansatz insbesondere an?
Die Technologie ist sowohl für Maschinenhersteller als auch für abpackende Unternehmen aus den Bereichen Lebensmittel, Medizinprodukte und Pharmazeutika interessant. In diesen Branchen ist die Siegelnahtintegrität für die Qualität des verpackten Produktes von entscheidender Bedeutung.

Mit dem selbstlernenden Assistenzsystem SAM rückt das Fraunhofer IVV zudem das Thema Maschinelles Lernen in den Fokus. Was leistet SAM?
SAM bietet eine Plattform für den Erfahrungsaustausch zwischen Bedienern, Technikern und Monteuren. Mit dieser Datenbank unterstützt SAM im Störfall den Bediener mit Hinweisen zu möglichen Ursachen und Lösungen. Während Bediener in klassischen Erfahrungsspeichern aufwändig manuell suchen mussten, kann SAM selbstständig geeignete Einträge auswählen und präsentieren. Dazu nutzt SAM Algorithmen des maschinellen Lernens. Dadurch ist er in der Lage, Situationen und Störungen zu lernen und wiederzuerkennen. Durch die Kombination von maschinellem Lernen und menschlicher Erfahrung unterstützt SAM als eine Art virtueller Kollege.

Welche Vorteile kann SAM Maschinenbedienern in der Verpackungsindustrie bringen?
Mit SAM wird Erfahrungswissen von Mitarbeitern im Unternehmen gespeichert und geht auch bei deren Ausscheiden nicht mehr verloren. Die Bediener sind mit SAM in der Lage, die Prozesse deutlich effizienter und stabiler zu fahren. Dies sorgt bei den Bedienern für mehr Sicherheit. Gleichzeitig bietet SAM die Möglichkeit, deren Wissen zu teilen und entsprechende Anerkennung zu erhalten. Die höhere Wertschätzung der Leistung und des Erfahrungsschatzes der Bediener führt zu mehr Motivation und Engagement.
Durch die Unterstützung nach dem Training-on-the-Job Prinzip erhalten die Bediener Hilfe zur Selbsthilfe und können voneinander lernen. Der Vorteil für das Unternehmen: es entsteht weniger Verlustzeit und Ausschuss.

Ein Ausblick: Für welche weiteren Aufgaben könnte SAM künftig eingesetzt werden?
Aktuell wird SAM hauptsächlich für Verpackungsmaschinen entwickelt. Eine Übertragung des Systems ist jedoch auf jede durch Menschen gesteuerte Maschine denkbar. Je mehr Erfahrungswissen zur Steuerung notwendig ist, desto wertvoller ist SAM. Perspektivisch wird SAM durch weitere Entwicklungen in seinem Funktionsumfang deutlich erweitert. Dazu kooperieren wir beispielsweise mit Psychologen. Es entstehen beispielsweise Module für intelligente Dia­logsysteme, Einbindung innovativer Sensoren oder Wartungsunterstützung.

https://www.ivv.fraunhofer.de/
https://www.iwm.fraunhofer.de/
https://www.fachpack.de/

 

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