Vom 14. bis 17. Mai 2024 präsentiert das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV auf der Interclean in Amsterdam in Halle 5, Stand 530 cyberphysische Reinigungssysteme für qualitätssichernde, effiziente und resiliente Produktionsprozesse. In der Robot Arena haben Besucherinnen und Besucher zudem Gelegenheit, die Funktionsweise des im Fraunhofer IVV entwickelten Reinigungsroboters mit sensorgestütztem Zielstrahlreinigungssystem kennenzulernen.
Um den Qualitätsrisiken bei manuellen Reinigungsprozessen und der steigenden Herausforderung durch den Fachkräftemangel zu begegnen, entwickelt das Fraunhofer IVV innovative Sensortechnik und digitale Anwendungen für adaptive Reinigungsprozesse.
Automatisierung und Reproduzierbarkeit – mobiler Reinigungsroboter detektiert, reinigt und protokolliert den Sauberkeitszustand von hygienekritischen Bereichen
Das »Exo-MCD« ist ein modularer Reinigungsroboter, der als autonom fahrendes Gerät zur automatisierten Reinigung hygienekritischer Anlagen und Produktionsumgebungen eingesetzt werden kann. Die hochintegrierte Verschmutzungssensorik des »MCD« erfasst automatisch den Verschmutzungsgrad und ermöglicht so eine durchgängige Dokumentation des Reinigungsprozesses. In täglichen Vorführungen in der Robot Arena können sich die Besucherinnen und Besucher hautnah ein Bild von den Potentialen des »Exo-MCD« machen.
Die Reinigung erfolgt durch ein innovatives, um drei Achsen rotierendes Zielstrahlreinigungssystem (AJC). Dessen Weiterentwicklung, der »AJCsens«, wird ebenfalls auf der Messe zu erleben sein. Dieser adaptive, autonom operierende Zielstrahlreiniger ermöglicht mittels hochintegrierter Sensortechnik erstmals ein permanentes Inline Monitoring des Reinigungsprozesses und damit eine hocheffiziente, bedarfsgerechte Reinigung.
Qualitätssicherung – digitale Assistenz für die manuelle Reinigung
Mit der Technologieentwicklung »CleanAssist« gibt das Fraunhofer IVV neue, wegweisende Impulse für die manuelle strahlbasierte Reinigung: Virtuelle Assistenz, Digitaler Zwilling und neuartige Sensortechnik erlauben eine vollständige, vollautomatisierte Dokumentation der Reinigung sowie eine schnelle, aufwandsarme Qualifikation des Reinigungspersonals.
Die Reinigungslanze verfügt über Trackingsensoren, mit denen sowohl die Reinigungsleistung als auch beispielsweise Sprühschatten visualisiert werden. Ein Digitaler Zwilling überträgt den Reinigungsfortschritt in die Reinigungsumgebung und zeigt den realen Reinigungsfortschritt in Quasi-Echtzeit auf Endgeräten wie z. B. Tablet oder AR-Brille an. Dadurch werden dem Bedienpersonal vergessene oder unter- bzw. überreinigte Bereiche visualisiert und gehören so der Vergangenheit an.
Verschmutzungsdetektion – Inline-Verschmutzungssensorik für einen bedarfsgerechten Reinigungsprozess
Ziel der Forschungsarbeit des Fraunhofer IVV im Bereich der Verschmutzungssensorik ist die Bereitstellung von leistungsfähigen Technologielösungen für den Paradigmenwechsel hin zu einer wirklich bedarfsgerechten Prozessführung. Dabei geht es nicht nur darum, Reinigungsressourcen einzusparen. Durch die stetig anspruchsvolleren Herausforderungen, die aus der steigenden Vielfalt an Produkten und den damit einhergehenden häufigen Umrüst- und Reinigungsvorgängen resultieren, ist vor allem der Gewinn zusätzlicher Produktionszeit von großer Bedeutung. Dafür präsentieren wir auf der Interclean 2024 zwei Sensorlösungen aus der CoControl-Reihe: »LumiHD« und »QCM«.
»CoControl-LumiHD« ist ein ultra-kompakter und gleichzeitig enorm leistungsstarker optischer Verschmutzungssensor für sowohl filmische als auch partikuläre Verschmutzungen. Als hybrides System wertet der Sensor für die Verschmutzungsdetektion sowohl Informationen unter UV- als auch Weißlichtanregung aus. Durch diese innovative Kombination von Fluoreszenzeigenschaften mit charakteristischen optischen Merkmalen, ist eine zuverlässige Detektion von einer bisher nicht erreichbaren Bandbreite an unterschiedlichen Verschmutzungsarten und -zuständen kontaktlos und großflächig möglich. Selbst nicht-fluoreszierende Rückstände, wie eingebrannte Lebensmittel, können erkannt werden. Durch seine Ausführung im Hygienic Design und mittels eines universellen, hygienegerechten Anschlusses kann das Sensorsystem aufwandsarm in den Reinigungsprozess integriert werden. Damit ist eine durchgehende, automatisierte Inline-Kontrolle und Dokumentation der Reinigung und des Verschmutzungszustands möglich.
»CoControl-QCM« ist eine innovative Sensorlösung zur zuverlässigen Detektion von Verschmutzungen in Wandbereichen von geschlossenen Systemen wie Rohrleitungen oder Tanks. Der auf dem piezoelektrischen Effekt basierende Dickenscherschwinger erhebt Informationen zur Schmutzschicht anhand von spezifischen Änderungen des Schwingverhaltens. Mithilfe eines speziellen Auswertungsalgorithmus kann dann das Erreichen des Reinigungsziels signalisiert werden. Damit ist es erstmalig möglich, den Verschmutzungszustand direkt während der Fouling- und Reinigungsprozesse zu messen und daraus verlässliche Rückschlüsse auf den tatsächlichen Reinigungsbedarf und Reinigungserfolg zu ziehen, anstatt nur indirekt über die Auswertung des Reinigungsfluids. Auch diese kleine, kompakte Sensorlösung kann mit geringem Aufwand hygienisch in bestehende Systeme nachgerüstet werden.
Text: Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV