Hyperspektrale Bildgebung als Qualitätssicherungstechnologie für plasmafunktionalisierte Verpackungen
PECVD-Barriereschichten, die im kontinuierlichen Prozess auf Kunststofffolien aufgebracht werden, bieten großes Potenzial nachhaltige und hochwertige Barrierematerialien wirtschaftlich herzustellen. Die Qualität dieser nur wenige Nanometer dünnen, transparenten und recyclingfähigen Schichten kann bislang erst zeitaufwendig im Labor überprüft werden. Im Projekt Hyper Spectral Imaging (HSI) wird untersucht, ob und ggf. unter welchen Bedingungen die Hyperspektrale Bildgebung eine online-Qualitätssicherung für solche Schichtsystem leisten kann.
© IKVDie hyperspektrale Bildgebung (Hyperspectral Imaging, HSI) analysiert nicht nur einzelne Punkte, sondern erfasst eine relevante und repräsentative Oberfläche einer Folie und liefert in Echtzeit für jeden Bildpunkt ein vollständiges optisches Spektrum. Änderungen in der chemischen Zusammensetzung der Schichten können so erfasst werden. Ziel ist es, dadurch Produktionsprozesse unmittelbar korrigieren zu können.
Die Entwicklung dieser Qualitätssicherungsmethodik erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst werden Referenzmessungen mittels etablierter Labormethoden (Schichtdickenmessungen, infrarotspektroskopische Analysen, rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen sowie Barrieremessungen) durchgeführt, um Proben variierender Qualität eindeutig zu charakterisieren. Diese Daten bilden die Grundlage für Auswertealgorithmen. Eine besondere Herausforderung besteht darin, dass hyperspektrale Messungen im industriellen Umfeld stärkeren Störeinflüssen unterliegen als Labormessungen. Faktoren wie Temperaturschwankungen, Vibrationen oder variierende Bahnspannungen müssen berücksichtigt werden. Durch die Entwicklung von Auswerteverfahren für das HSI wird sichergestellt, dass das System auch unter realen Produktionsbedingungen zuverlässig funktioniert.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Optimierung der Messtechnik. Die Parameter Wellenlängenbereiche, der optischen Auflösung und der Messgeschwindigkeit werden systematisch untersucht und auf die spezifischen Anforderungen der Folienproduktion abgestimmt. Am Projektende sollen Spezifikationen für ein HSI-Qualitätssicherungssystem vorliegen. Diese umfassen technische Anforderungen an die Messgeräte sowie validierte Auswertealgorithmen, die eine zuverlässige Klassifizierung der Beschichtungsqualitäten ermöglichen.
Projektdaten und Förderung
Wir danken dem BMWE für die Förderung des IGF-Projekts (Förderkennzeichen 24516 N) und den Projektpartnern für die Zusammenarbeit.
Projektlaufzeit: 01.11.2025 – 31.10.2027
