Sauerstoff und Wurstwaren vertragen sich nur kurze Zeit, bevor die Ware schlecht wird. Dies ist einer der Gründe, warum die Firma Säntis J. Göldi – Hersteller von Kunststoffverpackungen für die Lebensmittelindustrie und hier vor allem für die Verpackung von Fleisch und Wurstwaren – das Innenleben ihrer Kunststoffbecher mit Sperrschichtfolie vor Sauerstoffkontakt schützt. Grundstoff für die Sperrschichtfolie mit Sauerstoffbarriere (EVOH) ist Polypropylen. Die Produktion besteht aus drei Grundfertigungsschritten: der Extrusion von mehrschichtigen Folien, dem Tiefziehen nach der jeweiligen Becherform und dem abschließenden Bedrucken und Konfektionieren.

Fehlerquellen in der Herstellung der Folie lassen sich nur bedingt ausschließen: Während des Extrusionsprozesses können immer wieder partielle Unregelmäßigkeiten im Materialfluss entstehen. In ihnen stauen sich geringfügige Mengen an Material, was Überhitzungen und Verbrennungen nach sich zieht. Überhitzte Materialteile schließlich bilden unter Umständen innerhalb der Folie Blasen, die beim anschließenden Tiefziehen zum Materialdurchbruch führen können. Auch beim Tiefziehen selbst lassen sich Fehlerquellen nicht zur Gänze ausschließen. So kann die Folie ungewollt Falten werfen, oder aus einer zu hoch eingestellten Temperatur oder einem defekten Stempel können Materialdünnstellen resultieren.

Rotes Licht entlarvt Fehler im tiefgezogenen Material. Pro Minute durchlaufen bis zu 260 Kunststoffbecher die Prüfstation.

Die Folgen defekter Lebensmittelverpackungen können bekanntermaßen gravierend sein und bis zum Rückruf kompletter Chargen an Handelswaren führen. Selbst wenn die Fehlerrate nur im Promillebereich liegt, existieren im Bereich Lebensmittelverpackung kaum Toleranzen – eine Herausforderung für die Qualitätssicherung, die sich bei Säntis J. Göldi lange auf das stichprobenartige Prüfen von Produktproben konzentrierte. So konnten zwar Fehlerquellen in der Produktion erkannt werden, eine Identifikation fehlerhafter Einzelprodukte war jedoch nur in Ausnahmefällen möglich.

Daher stieg das Schweizer Unternehmen für die Qualitätsendkontrolle auf das Bildverarbeitungssystem „In-Sight 5100“ von Cognex um, das von der Firma Credimex appliziert wurde. Grundsätzlich standen die Experten für Qualitätssicherheit bei Säntis vor der Frage, wie es sich vermeiden ließe, dass Löcher und Unreinheiten von der Folie bis zum fertigen Produkt gelangten. Den Großteil einer Folie mit Fehlerstellen wegzuwerfen, kam nicht in Frage. Die Alternative – die Fehler auf der Folie zu markieren und hinterher die defekten Stellen aus der Folie herauszutrennen – hätte enorme Kosten durch übermäßigen Materialverbrauch und einen hohen Zeitverlust mit sich gebracht.

Ergo wurde eine Lösung entwickelt, die den Prozessablauf nicht beeinträchtigt und möglichst wenig unbeschädigtes Material verbraucht: Defekte Folienpartien durchlaufen die Tiefziehanlage und die Maschine zur Offset-Bedruckung zusammen mit dem intakten Material. Die Kontrolle und das Aussortieren erfolgen erst ganz am Ende der Produktion. Werden an diesem Punkt fehlerhafte Becher ausgeschieden, wird genau genommen der gleiche Effekt erzielt, der eigentlich nach der Folienextrusion gewünscht wäre, der aber produktionstechnisch nicht machbar ist.

Konkret sieht die Bildverarbeitungslösung folgendermaßen aus: Nach dem Offset-Bedrucken laufen bis zu 260 Becher pro Minute mit der Oberseite nach unten über ein Förderband zur Stapelstation. Am Ausgang der Anlage prüft das Vision-System In-Sight das Becher- Innere auf Dichtigkeit, Fremdstoffe und Materialfehler. Dazu gleiten die Becher unmittelbar vor der horizontalen Stapelung über eine Glasscheibe, unter der das Bildverarbeitungssystem angebracht ist. Ein rotes LED-Ringlicht beleuchtet den Becher von außen. Im Becher-Inneren kann das Bildverarbeitungssystem Defekte anhand unregelmäßiger Schattierungen erkennen: Zu helle Stellen deuten auf eine zu geringe Materialstärke hin, zu dunkle Stellen sprechen für Materialeinschlüsse und Faltenwurf.

So lassen sich fehlerhafte Produkte in Sekundenbruchteilen identifizieren und mittels Druckluft aussondern. Das BV-System liefert eindeutige Ergebnisse über die Art sowie die Häufigkeit der auftretenden Fehler. Durch die präzise Qualitätskontrolle per Vision- System lassen sich heute Fehler finden, die früher kaum aufgefallen sind, und denen sich nun entgegenwirken lässt. Beim Auftreten neuer Fehlerbilder fotografiert Säntis die Becher-Innenseite und schickt das Bildmaterial an Credimex. Dort wird die neue Applikation programmiert und an Säntis geliefert, die den Job implementieren.

Autor: Ralf Baumann ist Fachjournalist aus Karlsruhe.