Optische Prozesssensorik für Industrie 4.0-Anwendungen

Integrierte Optik
16.10.2017
Erstellt von BMBF-Verbundprojekt ZYRAT

BMBF-Projekt ZYRAT gestartet: Online- und inline-ATR-Sensorsystem zur Echtzeit-Überwachung im laufenden Produktionsprozess.

Eine ganze Reihe von runden, zusammenhängenden Maschinen in der Produktion
Industrielle Prozessanlage. © Blue Ocean Nova AG

Der Bedarf an optischer Prozesssensorik wächst stark an. Die zunehmende behördliche Regulierung der Produktionsprozesse verstärkt den Trend zum Einsatz von automatischer Prozessanalytik. Grundsätzlich liegt der Nutzen des Einsatzes von Prozessanalytik in der kontinuierlichen Kontrolle des Produktionsprozesses.

Durch die Echtzeit-Überwachung im laufenden Prozess können der Produktionsausschuss und etwaige dafür anfallende Entsorgungskosten reduziert werden, wodurch auch die Umweltbelastung gesenkt werden kann. Weiterhin wird durch die Vermeidung von Produktionsunterbrechungen zur Probenentnahme für die Qualitätskontrolle die Auslastung der Anlagen deutlich gesteigert.

Im August 2017 ist das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekt ZYRAT gestartet, dessen Ziel es ist, die Qualitätskontrolle vom Labor in den laufenden Prozess zu verlagern. Somit können relevante Qualitätsparameter in Echtzeit, d.h. innerhalb weniger Sekunden, überwacht sowie Materialverluste und damit Produktionsrisiken weitestgehend minimiert werden.

Neuartige optische Prozesssensoren

Der ZYRAT-Verbund hat sich zur Aufgabe gesetzt, ein neuartiges online- und inline-ATR-Sensorsystem (attenuated total reflection, dt. abgeschwächte Totalreflexion) im mittleren Infrarot (MIR) mit zylinderförmiger Geometrie für die Prozessanalytik zu erarbeiten. Dieses liefert automatisiert Informationen über Materialzusammensetzungen, Prozessparameter (z.B. Konzentrationswert, Konzentrationsverhältnis, Temperatur, etc.), Reaktionsverläufe und Produktqualitäten.

Die zu erarbeitenden neuartigen Prozesssensoren auf optischer Basis und deren Kombination mit zu erforschenden Prozessschnittstellen ermöglichen die qualitative Überwachung des Produktionsprozesses flächendeckend in Echtzeit. Dies erfordert eine enge Verbindung zwischen optischer und elektronischer Informationsverarbeitung.

Die Verbundpartner die Blue Ocean Nova AG aus Aalen, die InfraTec GmbH aus Dresden, das Fraunhofer IPM aus Freiburg, die Finke Elektronik GmbH aus Waldkirch, die HTCO GmbH aus Freiburg und die LabCognition GmbH & Co. KG aus Köln erforschen im Rahmen von ZYRAT in Zusammenarbeit mit den assoziierten Anwendungspartnern BASF, Lanxess und Evonik ein innovatives, neuartiges online- und inline-ATR-Sensorsystem.

Im Rahmen der Kick-Off-Meeting-Veranstaltung beim Verbundkoordinator Blue Ocean Nova AG wurde das Verbundprojekt am Innovationszentrum in Aalen am 23.08.2017 erfolgreich gestartet. Das ZYRAT-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative „Digitale Optik“ von August 2017 bis Juli 2020 mit rund 1,5 Millionen Euro gefördert.