Automatisierung durch permanente
Qualitätskontrolle im Materialstrom

A llen Prozessen in Schüttgut verarbeitenden Industrien ist gemeinsam, dass Partikel, Körner oder Granulate verarbeitet und transportiert werden. Diese können – je nach Branche und Prozess –, stofflich und in ihrer Korngrößenverteilung völlig unterschiedlich sein. Ebenso verschieden sind die genutzten Verarbeitungsmaschinen und Transporteinheiten. Lässt sich für derart unterschiedliche Bedingungen eine Messmethode entwickeln, die für all diese Prozesse geeignet ist? Den Pro-Beweis dafür liefert die TIPCO GmbH. Mit der Online-Korngrößenanalyse auf Basis des sogenannten GeoScanners gelang es dem Forscherteam hinter diesem Unternehmen, eine solche universelle Technologie zu kreieren. Mit dieser lassen sich nicht nur permanent Daten aus Förderströmen generieren, sondern auch ganze Prozesse ins Optimum steuern, um ein Kornspektrum, Granulat oder einen Partikelstrom höchster Qualität und ohne Fehlchargen zu erzeugen.

Als universelle Technologie für die zuverlässige Online-Korngrößenanalyse ist der GeoScanner derzeit von keinem anderen Verfahren zu schlagen. Mit Hilfe einer vielfach erprobten und mittlerweile ausgereiften Methode, werden die von einzelnen Partikeln beim Auftreffen auf einen Sensor erzeugten akustischen Signale in fachspezifische Aussagen „übersetzt“ und als Schlüsselgröße für die Automatisierung kompletter Prozesse genutzt.

Installiert auf Bandanlagen, in pneumatischen Transportsystemen, aber auch im Abwurfstrom von Schüttgütern im freien Fall, erfasst das System im Sekundentakt die Korngrößenverteilungen online. Das Verfahren zur Just-in-time-Prozessüberwachung, Prozesssteuerung, Anlagenüberwachung und Qualitätskontrolle ist eine hochmoderne Systemlösung, die jeweils passende Hardwarekomponenten (Sensorik) mit einer speziell entwickelten Analysesoftware und Steuerungsfeatures kombiniert. Indem für unterschiedliche Industriepartner – darunter namhafte Roh- und Baustoffproduzenten, Anbieter von Industriemineralen, aber auch Unternehmen aus dem Bereich der Automobilindustrie – maßgeschneiderte Lösungen aus dem universellen Grundsystem heraus entwickelt wurden, hat Tipco die GeoScanner-Technik im Verlauf der vergangenen acht Jahre immer weiter verfeinern können. So eignet sich das Verfahren nicht nur für die Messung jeglicher Art von Partikeln, Körnungen und Granulaten, es deckt auch einen unglaublich breiten Messbereich ab, der von etwa 60 μm bis zum Dezimeterbereich reicht.

Von Einzeldaten zur Prozessoptimierung

Mit hochfrequenten Messintervallen im Takt von unter einer Sekunde entschlüsselt der GeoScanner alle Massenströme unabhängig von der Dichte des Materials und der chemischen Zusammensetzung. Das universelle Verfahren ist in alle technischen Prozesse integrierbar. Die eingesetzten robusten, zuverlässigen und verschleißresistenten Sensoren liefern nach eindeutiger Kalibrierung permanent die gewünschten Informationen. Diese werden unmittelbar visualisiert, gespeichert und bedarfsweise fernübertragen. Den größten Nutzen bringt schlussendlich aber der integrierte Signalausgang für die Anlagensteuerung. Dank diesem lassen sich in der Rückkopplung Prozesse automatisch so optimieren, dass die Produktqualität stets das höchstmögliche Niveau erreicht.

Die Online-Erfassung der Korngrößenverteilung ist im Streben um Effektivität ein Geschäftsfeld mit großer Zukunft und ein eleganter Weg zur automatischen Prozessoptimierung im Sinne der Implementierung von Industrie 4.0 im Segment der Schüttgutverarbeitung. Die permanente, mannlose Analyse über akustische Parameter ist darüber hinaus ein erfolgreiches Novum in der technischen Prozesswelt. Voran ging diesem ein Forscheransatz mit Mut zum Querdenken. Von der ersten innovativen Idee, über viele Versuche bis zum heute exakt arbeitenden Verfahren als Leistungsangebot der Tipco GmbH vergingen insgesamt fünfzehn Jahre.

Mittlerweile ist der GeoScanner in der Praxis angekommen und findet eine immer stärkere Verbreitung, denn welcher Betreiber wünscht sich nicht, dass sich ein laufender Prozess ganz automatisch selbst ins Optimum zurücksteuert, sobald ein Kornband oder Massenstrom aus dem gesetzten Soll-Rahmen läuft. Das funktioniert mit dem GeoScanner deshalb so perfekt, weil die Korngrößenverteilung eine Art Multi-Indikator ist und somit ein verlässliches Maß für unzählige Prozesseigenschaften darstellt. Schütt- und Packungsdichte, Porosität, Oberflächenbeschaffenheit, Löslichkeit, Wasseraufnahmefähigkeit, Affinität zu Bindemitteln, Verbrauch von Additiven sowie Dispersionseigenschaften bis hin zu Geruch und Geschmack hängen von der Korngröße ab. Durch permanente Soll-Ist-Vergleiche der Körnung an bestimmten Stellen im Gesamtprozess lässt sich auch die Qualität von Einzelprozessen ermitteln und bei Bedarf unmittelbar korrigieren. Gleichzeitig können auf diesem Weg sämtliche Maschinen überwacht werden. Treten Fehlfunktionen oder Schäden auf, sind diese durch Mängel im Materialstrom sofort erkennbar. So ist über die Rückkopplung vom Korn zum Prozess eine zuverlässige Maschinen- und Anlagensteuerung gewährleistet. Diese führt nicht nur zu einer erhöhten Produktqualität, sondern auch zur Steigerung der Anlagen- und Energieeffizienz. Selbst nachgeschaltete Prozesse profitieren noch von der Online-Korngrößenanalyse, denn die Dosierung – bspw. von Bindemitteln – hängt letztlich ebenfalls von der Korngröße ab.

Die mit Hilfe der Online-Korngrößenanalyse erzeugten Sieblinien im Sekundentakt entfalten ihren hohen Nutzwert darüber hinaus in weiteren Anwendungsbereichen. So leisten GeoScanner beispielsweise im Laboreinsatz Hervorragendes. Selbst im Tunnelbau, bei Baugrunduntersuchungen und bei Erkundungsmaßnahmen im Bergbau vermögen spezielle Versionen des GeoScanners zu überzeugen. Auch die erreichte Gesamtheit muss noch nicht das Ende der Einsatzmöglichkeiten markieren. Neue Projektanfragen könnten zum Ergebnis führen, dass das Potenzial des GeoScanners um einiges größer ist, als sich derzeit vermuten lässt.

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