Für die dekorative oder funktionale Beschichtung, beim Sprühkleben, in der Sprühtrocknung, der Kraftstoff-Einspritzung sowie verwandten Verfahrenstechniken ist die Charakterisierung von Tropfen in Sprays ein zentraler Aspekt. Aus unterschiedlichen Gründen sind viele bisherige Messsysteme dafür jedoch nur eingeschränkt nutzbar. Demzufolge existierte bisher auch keine Inline-Sensorik, welche zuverlässig die Produktionsqualität überwachen oder gar einen Regelkreis zulassen konnte. Auch eine Digitalisierung der Sprühprozesse schien noch in weiter Ferne. AOM-Systems präsentiert mit der «SpraySpy ProcessLine» die Lösung für diese Probleme. Das automatisierte Überwachungssystem kontrolliert mittels Laser, hoch präziser Optik und künstlicher Intelligenz (KI) jeden Zerstäubungsprozess inline und in Echtzeit. Ein System, das exakte Daten liefert und in vielen Branchen der Verfahrenstechnik Anwendung findet.

Blitzschnelle Detektion senkt Kosten in der Produktion
Die laserbasierte «SpraySpy-Technologie» misst die einzelnen Tropfen in der Zerstäubung und detektiert mit KI-basierten Algorithmen die Schwankungen in der Qualität der Zerstäubung, bzw. des Prozesses. Die Methode basiert auf der Lichtstreuung bewegter Partikel und wird in verschiedensten Bereichen der Verfahrenstechnik bereits erfolgreich eingesetzt. Beispielsweise für die Überwachung heikler Produktionsprozesse in der Oberflächentechnik, in pharmazeutischer und chemischer Industrie, der Automotive-Industrie sowie bei Konsumgütern.
In Sekundenbruchteilen misst und protokolliert «SpraySpy» Größe, Geschwindigkeit und Anzahl der Tropfen. Daraus werden mit patentierten Algorithmen, der SprayKI, Daten erzeugt, welche den Anlagenführern und Qualitätsverantwortlichen in Echtzeit wertvolle Produktionsinformationen liefern, z. B., ob die Zerstäubung den Qualitätsvorgaben entspricht oder ob der Produktionsschritt gemäß Vorgabe oder nicht ordnungsgemäß verläuft. Auf diese Weise werden frühzeitig Fehler im zerstäubten Medium oder an den Zerstäubern festgestellt. Auch Verunreinigungen der Anlage können so in frühem Stadium entdeckt und behoben werden. Die Informationen von „SpraySpy“ entscheiden im Produktionsablauf in Sekundenschnelle über gute Ware oder Ausschuss und ermöglichen unter dem Strich signifikante Kosteneinsparungen.

Industrie 4.0 und Analytik nutzen die ­präzise Datenerfassung
Selbst kleinste Abweichungen unter 2 % Differenz gegenüber dem Sollwert werden zuverlässig detektiert. Stellt die Software «SprayKI» eine Abweichung fest, kann das System der Anlagensteuerung eine Fehlermeldung übermitteln oder einen Alarm an das Mobile-Gerät des Prozessverantwortlichen senden. Zusätzlich werden alle Parameter laufend und als Maßnahme zur permanenten Qualitätssicherung gespeichert. Diese Daten kann der Auftraggeber bei sich im Haus oder für das Qualitätsmanagement bei einem Zulieferer nutzen. Die gewonnenen Daten lassen sich auch in Anwendungen von Industrie 4.0 einsetzen. So werden eine Mustererkennung der Fehler, die vorausschauende Wartung (predictive maintenance) oder ein automatisierter Regelkreis der Applikationsparameter ermöglicht.

Ein namhafter Hersteller von Automobillacken nutzt diese Messtechnik, um den Zerstäubungsprozess im Detail zu untersuchen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen während des Zerstäubungsprozesses der Lacke lassen sich so Prognosen für eine effizientere Lackentwicklung oder optimale Applikationsparameter ableiten. Die Benutzer des Messgerätes genießen diverse Vorteile der Technologie, berichtet der Anwender. So ist im Vergleich zu alternativen Tropfengrößen-Messgeräten sowohl der Messaufbau als auch die Messdurchführung schnell und einfach zu realisieren. Zudem ist die Bedienung einfach gestaltet und das Gerät dank puristischer Konstruktion schnell und effizient zu reinigen. Auch die Messung von lösemittelhaltigen Lacken innerhalb einer Atex-Zone bei angelegter Hochspannung ist möglich.
Im Technologiemanagement dieses Anwenders wurde das System inzwischen zu einer Schlüsseltechnologie bei Messverfahren und dient dazu, komplexe Ursache-Wirkungsmechanismen künftig noch zielgerichteter aufzuklären.

Erfolgreiche Praxisanwendungen in ­verschiedensten Bereichen
In der Oberflächentechnik wird die «SpraySpy ProcessLine» bei der Nasslackierung zur prozessbegleitenden inline Messung der Sprühqualität genutzt. Die ersten Automobil OEMs nutzen dies bereits, um mittels vorausschauender Wartung den zu erwartenden Düsenverschleiß vorherzusagen. Unter Einbindung der künstlichen Intelligenz können auch selbstregelnde Systeme für die Applikationsparameter entwickelt werden.
Andere Anwender nutzen die Technologie, um Rückschluss auf verschmutztes oder verschlissenes Equipment sowie Mutationen in der Viskosität des Sprühmediums zu entdecken. Dazu werden laufend die Abweichungen vom Sollwert des Sprays gemessen. Dank der «SpraySpy ProcessLine» werden Sprühfehler unmittelbar im Lackierprozess erkannt und nicht erst bei der Kontrolle fertig lackierter und verarbeiteter Teile. Damit lässt sich nachhaltig Zeit, Material und Geld einsparen.

Ein eindrückliches Beispiel für den Praxisnutzen der «SpraySpy ProcessLine» findet sich bei einem Produzenten von Consumer-Produkten für Gesichtspflege. Stichprobenweise wurden pro Charge mehrere der mit Spezialmaterial beschichteten Produkte visuell unter dem Mikroskop auf Haarrisse und ähnliche Fehlbeschichtungen geprüft. Solche Fehler können z. B. durch ein Entmischen der Beschichtung im Tank entsteht. Wurde ein Schaden entdeckt, musste jeweils die teure Produktionscharge komplett entsorgt werden! Mit der «SpraySpy ProcessLine» wird der Beschichtungsprozess nun bereits in der Produktion kontrolliert und bei Unregelmäßigkeiten sofort eingegriffen.

Einen weiteren Praxisnutzen berichtet die Firma Bosch. Hier muss im Beschichtungsprozess eines funktionalen Bauteils eine exakt definierte Mindestmenge Beschichtungsmaterial aufgebracht werden. In der Bestandsanlage konnte dies nicht garantiert werden, weswegen der Prozess mit bis zu 20 % Sicherheitsaufschlag durchgeführt wurde. Dadurch verlangsamte sich die Produktion, wurde aufgrund des erhöhten Overspray Anteils kostspieliger und verbrauchte ineffizient wertvolle Ressourcen! Bosch entschloss sich, im Rahmen eines einjährigen Forschungsprojekts die «SpraySpy»-Technologie kritisch zu testen und einen neuen Produktionsprozess zu entwickeln. Das Resultat überzeugte und die Technologie wird aktuell in die Serienproduktion bei Bosch integriert.

Produktionsprozesse und Qualität stets unter Kontrolle
Die «SpraySpy ProcessLine»-Produkte von AOM-Systems bringen dort Nutzen, wo aufwändige visuelle oder manuelle Qualitätskontrollen notwendig sind oder ein Produktionsprozess mit Zerstäubung überwacht werden soll. Die einfach zu handhabende Überwachung der Zerstäubung und die Detektion mit SprayKI von ungewollter Sprayvarianz im laufenden Produktionsprozess, steigert messbar die Qualität und verhindert frühzeitig teure Produktionsfehler. Damit senkt der Anwender seine Produktions- und Folgekosten und die Investition in die Geräte rechnet sich in kurzer Zeit.

Die Rückmeldungen der Anwender aus der Verfahrenstechnik belegen diese Aussagen. Dort wird das „SpraySpy“-Verfahren zur Vermessung und Charakterisierung von Sprühkegeln genutzt. Die vielfältigen Funktionen erlauben einen exakten Blick in den Zerstäubungsprozess und geben detaillierte Informationen über die ortsaufgelöste Tropfengröße, die Tropfengeschwindigkeit und die Art des Tropfens (transparent versus nichttransparent).