Automat gegen Handarbeit

– Die Zeit macht den Unterschied


In der Werkstoffprüfung ist die Zeitersparnis immer ein Thema. Ein Schlüssel hierfür kann die Automatisierung des Prozesses bedeuten.


Die Prüfung des Schmelzindexes ist ein gängiger Standard für die Qualitätskontrolle. Je nach Firmengröße, bzw. Prüfaufwand kann auch eine Automatisierung der Prüfung zu der Prozessoptimierung beitragen. Der Schmelzindex-Prüfautomat ermöglicht den vollautomatischen Betrieb einer Schmelzindex-Messung nach ISO 1133 und ASTM D1238, wobei Arbeitsvorgänge wie das Einfüllen des Materias, die Reinigung und der Kapillarenwechsel automatisch ablaufen.


Messungen sind sowohl mit einem, als auch mit zwei Prüfgewichten möglich. Die Auswahl der Prüfgewichte erfolgt programmgesteuert. Eine mechanische Einstellung ist nicht erforderlich.


Der MI-ROBO verfügt über ein integriertes Probenmagazin für 30 bzw. 45 Einzelmessungen, befüllbar mit Granulat, Pulver, Gries und ähnlichen Materialformen, alternativ stehen auch Einzel-Inlets zur Verfügung. Über die MFRHost PC-Software erfolgt die Parametrierung, Online-Überwachung, sowie Auswertung der MFR/MVR/FRR-Werte. Die Bestimmung der intrinsischen Viskosität (IV) ist ebenfalls möglich.


Weitere technische Highlights
  • Temperaturregel-Algorithmus, Auflösung 0 bis 320°C: 0,01 °C, 320 bis 500°C: 0,1°C
  • Präziser digitaler Wegsensor zur Erfassung des Volumendurchsatzes (0.012 mm/ Impuls)
  • Genauigkeit der Zeitmessung besser als 0,001 s

Steigerung der Reproduzierbarkeit

Es stellt sich die Frage, welche Vorteile ein MI-ROBO gegenüber einem konventionellen Prüfgerät hat? Es ist bekannt, dass die Ergebnisse einer Schmelzindex-Messung auch stark mit der Probenvorbereitung und der Prüfvorbereitung verknüpft sind. So ist es wichtig, immer die gleichen Prüfbedingungen herzustellen, um eine reproduzierbare Messung durchzuführen. Ist die Probenvorbereitung ordnungsgemäß erfolgt (bspw. Trocknung des Materials) ist die nächste Fehlerquelle der Bediener. Gerade bei ständig wechselnden Schichten, ist oftmals eine Veränderung der Ergebnisse sichtbar. Und genau hier liegt der große Vorteil dieser Automatisierung. Jede Messung findet unter exakt den gleichen Bedingungen statt, was eine deutlich höhere Reproduzierbarkeit der Messungen ermöglicht.


Erzielbare Genauigkeit / Reproduzierbarkeit:
Zielwert Referenzmaterial 7,63
Toleranz ± 0,2
Toleranz mit MI-ROBO ± 0,1
Standardabweichung < 0,04 (bei 50 Messungen)

Nun wurde also die Reproduzierbarkeit mit diesem Messgerät gesteigert, doch was bringt mir die Automatisierung an Zeitersparnis, also Effizienz?

ROBO InletUm dies herauszufinden, wurden verschiedene Messungen mit einem Vollautomaten MI-ROBO und einem manuellen Prüfgerät durchgeführt. Es wurde hierfür ein MI-ROBO mit einem Magazin aus Inlets verwendet. Ein Inlet ist im Prinzip der Prüfkanal, der extern befüllt werden kann und dann vom Roboter in den Heizkanal eingeführt wird. Gerade bei der Messung von Pulver erweist sich diese Version als optimale Lösung, da der Kanal im kalten Zustand befüllt wird und dann erst aufgeheizt wird. So wird ein Verkleben des Materials bereits beim Befüllen vermieden.


Als Ausgangspunkt wurden folgende Daten für die Messung ermittelt.
  1. Vorbereitung und Reinigung
      Manuelles MI-Gerät MI-ROBO
    Gerät befüllen (min) 3 3 (Inlet befüllen)
    Reinigen (min) 5 (inkl. Düse) 2 (Inlet reinigen)
    Düse reinigen (min) Siehe reinigen 3
  2. Messung

    Hier wurde für die Messung im Schnitt 10 Minuten benötigt. Für diese Analyse wurden 10 Messungen mit beiden Geräten durchgeführt.

  3. Ablauf

    Das manuelle Gerät wird vor jeder Messung befüllt (3 Minuten), danach folgt der Messvorgang (10 Minuten) und die Reinigung (5 Minuten). In Addition ergibt dies eine gesamte Dauer von 18 Minuten pro Messung.


Auch beim MI-ROBO müssen die Inlets, also der Kanal befüllt werden. Der entscheidende Vorteil ist jedoch, dass dies nicht erst nach Ablauf der einzelnen Messungen geschieht, sondern direkt nacheinander, auch wenn die Messung mit dem ersten Inlet bereits begonnen wurde. Auch die Reinigung des Inlets erfolgt ohne personellen Eingriff. Lediglich die Düsen müssen per Hand gereinigt werden. Wenn man diese Daten nun in einem Zeitstrahl vergleicht, werden die Vorteile des ROBOs deutlich. Bei 10 Messungen benötigt er lediglich 126 Minuten. Bei einer manuellen Arbeitsweise würde man für die identischen Messungen 180 Minuten benötigen. Bereits bei dieser geringen Anzahl an Messungen können 54 Minuten eingespart werden. Es darf jedoch nicht nur die gesamte Messprozedur betrachtet werden, sondern es ist auch interessant, den personellen Aufwand zu betrachten. Während bei der manuellen Ausführung der Mitarbeiter nach jeder Messung zum Gerät muss, um es zu reinigen und neu zu befüllen, ist dies beim ROBO nur zu Beginn und zum Ende der gesamten Messreihe notwendig. In Zahlen ausgedrückt bedeutet dies, dass beim ROBO 30 Minuten am Stück für das Befüllen und 30 Minuten am Stück für die Reinigung der Düsen eingeplant werden müssen. In Addition also ca. eine Stunde. Bei einem manuellen Gerät, muss der Mitarbeiter nach jeder Messung 5 Minuten für die Reinigung und 3 Minuten für das Befüllen investieren, also 8 Minuten nach jeder Messung. In Summe ergeben sich 80 Minuten Aufwand und der Laborant muss in der Nähe des Gerätes bleiben.

ROBO LegendeROBO Vergleich

Würde man nun einen maximalbestückten ROBO mit 30 Inlets mit 30 manuellen Messungen vergleichen, hätte dies eine Dauer von knapp 9 Stunden für das konventionelle MI-Gerät und knapp 6 Stunden für den Automaten zur Folge. Es können also ca. 3 Stunden eingespart werden. Der viel interessantere Unterschied ist jedoch, dass bei dieser Anzahl an Messungen bei der manuellen Prozedur knapp 240 Minuten reine Arbeitszeit anfallen, welche mehr oder weniger permanent erfolgt. Beim ROBO wären es nur 180 Minuten, welche sich in 2 Teile gliedern: 90 Minuten befüllen zu Beginn und 90 reinigen der Düse am Ende. In den verbleibenden viereinhalb Stunden ist kein Eingriff eines Laboranten notwendig.

 
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