KI und Photonik revolutionieren die Oberflächenprüfung in der Produktion

19. Februar 2024 / Redaktion / 0 Comments

Bei der Oberflächenüberprüfung wurde bislang auf eine aufwendige Sichtprüfung gesetzt. Dies könnte nun mit Hilfe neuester Technologien deutlich vereinfacht werden. Gleichzeitig könnten die Automatismen dafür sorgen, dass fehlerhafte Flächen viel schneller erkannt werden.
Von der aufwendigen Sichtprüfung bis hin zum vollautomatisierten Prüfprozess scheint es nur noch ein kleiner Schritt zu sein. Erste Verfahren erscheinen sehr vielversprechend. Sie nutzen KI, um die Fehlerquote deutlich herabzusetzen.

Sichtprüfung bald Vergangenheit durch KI und Photonik?

Bei der Oberflächenprüfung kommt es darauf an, möglichst schnell und sehr genau Verunreinigungen oder fehlerhafte Oberflächen zu erkennen. Dieser Bereich könnte sich nun die neuesten Technologien zunutze machen und damit einen großen Fortschritt erzielen. Künstliche Intelligenz ist derzeit in aller Munde. Sie ist extrem vielseitig einsetzbar und eröffnet durch diese enorme Flexibilität auch große Möglichkeiten im Bereich der Qualitätssicherung. Speziell die Oberflächenprüfung könnte dadurch auf ein völlig neues Level gehoben werden.
In der Produktion von Bauteilen spielt Sauberkeit eine besondere Rolle. Jedes Teil muss möglichst direkt auf der Fertigungsstrecke analysiert und auf fehlerhafte Oberflächen überprüft werden. Nur auf diese Weise lässt sich die Produktion schnellstmöglich den besonderen Herausforderungen anpassen und die Fehlerquoten reduzieren. Bislang war dafür eine aufwendige Sichtprüfung nötig.

Neue Entwicklung durch das Fraunhofer Institut

Seit einiger Zeit arbeitet das Fraunhofer Institut IPM im Rahmen des Forschungsprojekts SPOT mit einigen Forschungspartnern daran, ein kombiniertes Verfahren zu entwickeln, das die Sichtprüfung ersetzt und besonders effizient ist. Dabei handelt es sich um eine Entwicklung, die aus mehreren Teilen besteht.
Einen Teil bildet ein optischer Sensor. Dieser wird direkt an der Fertigungsstrecke installiert. Er überprüft die Oberflächen der fertigen und gereinigten Bauteile auf eventuelle Verunreinigungen und Beschädigungen. Ein weiterer Teil der Entwicklung sind spezielle Anlagen für die Teilereinigung, die selbst höchstkomplexe Bauteile qualifiziert reinigen können. Der dritte Bestandteil der Neuentwicklung besteht aus einer Steuerung, die KI-basiert arbeitet und die Daten des Messsystems und der Reinigungsanlage auszuwerten. Gleichzeitig werden automatisch die nötigen Anpassungen vorgenommen.
Den Mittelpunkt von SPOT bildet eine adaptive photonische Oberflächentestung. Die Bildauswertung erfolgt eigenständig und ist lernfähig. Das heißt, die Bilddatenbank wird kontinuierlich erweitert, sodass die Ergebnisse mit der Zeit immer genauer werden.

Rost und Metalloxide als Schlüssel zur grünen Wasserstoffproduktion

3. Februar 2024 / Redaktion / 0 Comments

Wasserstoff umweltfreundlich zu produzieren, ist noch immer eine große wissenschaftliche Herausforderung. Nun ist Wissenschaftlern ein entscheidender Durchbruch in ihren Forschungen gelungen. Mit Hilfe von Rost könnte die Wasserstoffproduktion grüner werden.

Wissenschaftler aus Israel und Deutschland haben herausgefunden, dass Metalloxide für Photoelektroden geeignet sind. Mit einem bestimmten Verfahren könnte sich damit die Wasserstoffproduktion umweltfreundlicher gestalten.

Rost mit ungeahntem Potenzial

In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Ben-Gurion-Universität und dem Technion in Israel haben Forscher des Helmholtz-Zentrums in Berlin einen entscheidenden Durchbruch auf dem Weg zur grünen Wasserstoffproduktion erzielen können. Die Basis für diesen Durchbruch bildet eine sehr spezifische Analyse von einfachem Rost und verschiedenen Metalloxiden. Es ist das erste Mal, dass die Untersuchung so detailliert durchgeführt werden konnte. Den Schwerpunkt der Analyse bildeten die optoelektronischen Eigenschaften der Stoffe.

In der Forschung ist man sich sicher, dass Wasserstoff zukünftig eine besondere Bedeutung bekommen wird. Allerdings ist dafür eine umweltfreundliche, klimaneutrale Herstellungsmethode notwendig. Diese könnte mit Hilfe eines Photoelektrolyse-Verfahrens gelingen, bei dem halbleitende Metalloxide als Photoelektroden zum Einsatz kommen.

Zusammengeführte Ergebnisse mit neuen Erkenntnissen

Die Untersuchungsergebnisse der Forschungsteams sind inzwischen zusammengeführt worden und haben interessante Erkenntnisse hervorgebracht. Es ist gelungen, eine bislang wenig beachtete physikalische Eigenschaft von Rost (Hämatit) zu bestimmen und genauer zu analysieren. Es geht um das Spektrum der Photogenerationsausbeute. Die Wissenschaftler mussten feststellen, dass nur ein Teil der absorbierten Lichtenergie in mobile Ladungsträger umgewandelt werden konnte. Der Rest wurde zu inaktiven Ladungsträgern. Aufgrund dieser Erkenntnis ist man nun in der Lage, das Spektrum in mobile und inaktive Ladungsträger zu teilen und entsprechend einzuschätzen. Dadurch entstehen ganz neue Möglichkeiten zur Bewertung von potenziell geeigneten Materialien für Photoelektroden.

Durch diese Untersuchungsergebnisse können Photoelektrodenmaterialien nun viel besser bewertet und deren Potenzial viel genauer bestimmt werden. Das Verfahren kann selbstverständlich zukünftig auf alle in Frage kommenden Materialien angewendet werden, was die Produktion von Wasserstoff deutlich umweltfreundlicher gestalten könnte. Mit Hilfe der neuen Methodik könnte es möglich werden, besser geeignete Materialien zu entdecken.