Bildverarbeitung schlägt Wägetechnik

Beim 2K-Spritzguss ist eine aussagekräftige und fertigungsbegleitende Qualitätskontrolle wichtig, beispielsweise die des Füllgrads. Die Prüftechniker des Unternehmens Weiss Kunststoffverarbeitung, Illertissen, haben mit dem Wiegen und der industriellen Bildverarbeitung zwei Prüfverfahren für die produktionsintegrierte Kontrolle von Mehrkomponenten-Bauteilen untersucht. Ziel war es, das für das Unternehmen geeignete Verfahren unter Praxisbedingungen zu ermitteln. Zu den Bewertungskriterien gehörten die Prozesssicherheit und -integration, die Zuverlässigkeit, der Aufwand für das Bedienen sowie die ­Investitions- und Betriebskosten.

Wiegen: Einfach und aussagekräftig – mit Einschränkungen

Das Wiegen von Spritzgussteilen ist ein einfaches Verfahren, jedoch braucht es Feinarbeit, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. (Bildquelle: Weiss Kunststoffverarbeitung)

Als erstes integrierten die Ingenieure eine Präzisionswaage des Unternehmens DEW Waagen und Systeme, Ettlingen, in den Prozess, bei dem ein Roboter das Bauteil auf einem Wägetisch ablegt. In der Wägeelektronik sind die zulässigen Toleranzen hinterlegt, sodass eine In-Ordnung-Meldung ausreicht, um das Bauteil zu validieren. Robert Heller, bei Weiss unter anderem verantwortlich für die Konstruktion der Produktions- und Automatisierungstechnik, erklärt: „Wir können auf diese vergleichsweise einfache Weise zuverlässig erkennen, dass die Form vollständig gefüllt ist.“ Allerdings bedarf es einiger Feinarbeit, um beim Wiegen qualitätsrelevante Messergebnisse zu erhalten. „Zugluft beeinflusst die Messung, außerdem kann das Gewicht des Ausgangsmaterials leicht variieren. Vor allem aber lassen sich im Produktionsumfeld der Spritzgießmaschinen Schwingungen nicht vermeiden, die ebenfalls das Ergebnis verfälschen“, erläutert Heller weiter. Die Techniker haben schließlich den Wägetisch an die Umgebungsbedingungen angepasst, um die Schwingungen elektronisch herausrechnen zu können.

Bildverarbeitung ist praxisgerechter

Im Vergleichstest erwies sich die Bildverarbeitung als das in der Praxis geeignetere Verfahren. (Bildquelle: Weiss Kunststoffverarbeitung)

Die industrielle Bildverarbeitung ist dagegen unabhängiger von den Umgebungsbedingungen, da hierfür lediglich die Lichtverhältnisse stimmen müssen. Für den Vergleich verwendeten die Ingenieure ein System von Keyence, Neu-Isenburg. Der Roboter entnimmt dabei ein 2K-Bauteil und hält es vor die Kamera des Vision-Systems. Je nach Geometrie des Bauteils vermisst die Anlage mit Auf- oder Durchlicht. Da die Kamera ihre Position bei Bedarf nachführt, kann sie auch kleinere Ungenauigkeiten in der Teilezuführung ausgleichen und so ein aussagekräftiges Ergebnis liefern. Damit lassen sich qualitätsrelevante Unregelmäßigkeiten erkennen.

Für einen Hersteller von Reifendruck-Kontrollsystemen produziert Weiss die Sensorgehäuse im 2K-Verfahren. (Bildquelle: Weiss Kunststoffverarbeitung)

Als Ergebnis des Tests lässt sich festhalten: Wiegen ist sinnvoll, wenn allein die Gewichtsanteile der beiden Komponenten ermittelt werden sollen oder wenn es viele Bereiche in der Kontur zu prüfen gilt. Zudem muss das Verfahren aufwändig an die Produktion angepasst werden. Die Bildverarbeitung ist hingegen anspruchsloser und industriegerechter, sofern man sie im Vorfeld programmiert und eingelernt hat. Dann aber erhalten Anwender aussagekräftige Ergebnisse von einem stabilen Verfahren. Zudem liefert die Auswertesoftware Statistikfunktionen, die sich verändernde Messwerte dokumentieren. Heller zieht aus dem Vergleich klare Konsequenzen: „Wir werden künftig verstärkt Bildverarbeitungs-Systeme in der Inline-Qualitätskontrolle einsetzen – vor allem bei 2K-Bauteilen.“