Virtuelle Sensorik in der Klebstoffproduktion

Das Unternehmen Jowat SE ist Anbieter von Klebstofflösungen für die Möbel-, Textil- und Automobilindustrie. Die Produktion spezieller reaktiver Schmelzklebstoffe ist eine komplexe Folge chemischer Reaktionen aller Rohstoffe. Um die Prozesssicherheit zu steigern und Ausschussmengen zu minimieren, ist die Echtzeit-Überwachung des Prozesszustands und -fortschritts essentiell. Allerdings ist es nicht möglich, alle relevanten Messdaten online im Prozess zu erheben.

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IEM hat Jowat SE einen virtuellen Sensor zur Online-Überwachung der Produktviskosität, also der Zähigkeit des Klebstoffs während des Produktionsprozesses entwickelt. Dazu wurden historische Prozessdaten aus einem Zeitraum von drei Jahren mit Methoden der Künstlichen Intelligenz, insbesondere maschinellen Lernverfahren, ausgewertet. Die Zielgrößen für das Training entstammten der derzeit offline betriebenen Qualitätsprüfung. Es entstand ein Viskositätsmodell, das den indirekten Zusammenhang zwischen Messgrößen und Viskosität beschreibt.

Durch den virtuellen Sensor konnte Jowat SE die Zeit von etwa 20 Minuten einsparen, die für das herkömmliche Offline-Messverfahren benötigt wird. Produkteigenschaften können so fast in Echtzeit angezeigt und die Anzahl der Laborproben zur Qualitätssicherung reduziert werden. Die Viskosität des Produkts wird durch die virtuelle Sensorik mit einer mittleren Genauigkeit von 4-8 % für mehrere Produktgruppen bestimmt − dies ist vergleichbar mit Ergebnissen des Offline-Messverfahrens. Weiterhin ist eine Vorhersage der Viskosität für einen längeren zeitlichen Horizont möglich. Im Anschluss an das Projekt integriert Jowat SE testweise einen Prozessmonitor in seine Produktion. Hierdurch wird eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit in der Klebstoffherstellung erwartet. Darüber hinaus konnte Jowat SE seine Kompetenzen im Qualitätsmanagement und der Anwendung sowie Integration maschineller Lernverfahren in der Produktion ausbauen.

Dieses Technologietransferprojekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Spitzenclusters »Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe (it’s OWL)« gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.