Digitalisierung für eine hoch effiziente PUR-Verarbeitung

• Neues Forschungsprojekt: Symate und das Kunststoff-Zentrum in Leipzig arbeiten zusammen
• Künstliche Intelligenz im Einsatz: Das KI-System Detact überwacht und analysiert Prozesskette

Die Symate GmbH, Spezialist für die Optimierung von Fertigungsprozessen mit den Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI), und die Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) gGmbH arbeiten bei einem Forschungsprojekt für die Digitalisierung der Kunststofffertigung zusammen. Im Rahmen dieses Projektes wird eine Prozesskette zur Herstellung von Formteilen aus Polyurethan (PUR) installiert und mit Messtechnik kombiniert. Um die optimalen Parameter für einen hoch effizienten Prozess und eine konstant hohe Qualität der Produkte zu gewährleisten, wird der komplette Prozess mit dem KI-System ‚Detact®’ überwacht und analysiert.

Das Projekt:

Während des PUR-Verarbeitungsprozesses werden die Ausgangsmaterialien Polyol und Isocyanat in einem einstellbaren Verhältnis gemischt, in ein Werkzeug eingebracht und zu einem Bauteil geformt. Danach werden die Bauteile geprüft – z.B. mittels Sichtprüfung, Gewichtsmessung und mechanischer Prüfung durch Zugversuch.

Um diese Prozesse lückenlos zu überwachen, wird das KI-System Detact an verschiedene Teile der Fertigungsanlage angebunden – bspw. an die vorhandene S7-Steuerung der Verarbeitungsmaschine.

Hierbei werden typische Kenngrößen, wie Materialtemperaturen im Behälter bzw. am Mischkopf, das Mischungsverhältnis, die Komponentendrücke, die Austragsleistung und das Schussgewicht aufgezeichnet. Um die ablaufende chemische Reaktion verfolgen zu können, wurde das Werkzeug zudem mit verschiedenen Sensoren ausgestattet (z.B. Temperatur- und Drucksensoren, Sensor für die Messung der dielektrischen Polarisation), deren Daten von Detact erfasst und analysiert werden. Darüber hinaus fließen resultierende Eigenschaften des Bauteils und äußere Bedingungen, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck in das KI-System ein.

Auf dieser Basis erfasst Detact alle relevanten Prozess-, Material-, Prüf- und Witterungsdaten. Diese werden dann mithilfe von mathematischen Modellen aufbereitet, dass sie analysiert werden können. Die nachfolgende Analyse findet innerhalb von Detact vollautomatisch statt. Detact liefert daraufhin ein komplexes Bild, mit dessen Hilfe die Forscher des KUZ den Prozess genauer verstehen und Stück für Stück optimieren können.

„Detact ist für uns die zentrale Plattform, mit der wir alle wichtigen Daten entlang der Prozesskette aufzeichnen, verarbeiten und analysieren“, erklärt Dr. Axel Böhme, der als Projektleiter beim KUZ verantwortlich zeichnet. „Das flexible KI-System von Symate generiert für uns wertvolle Informationen, mit deren Hilfe wir den Prozess soweit optimieren, dass er stabil und hoch effizienten läuft. Gleichzeitig haben wir einen kontinuierlichen Blick auf die Qualität der Produkte und können auch hier mögliche Einflussgrößen frühzeitig erkennen.“

Das Forschungsprojekt am KUZ Leipzig wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.