Neues Messsystem ermöglicht hohe Sperrwirkung bei geringerem Materialeinsatz

Aachen, 25. Juli 2022     Das neue, optische MV.SENSE b1i-System von MABRI.VISION misst die Verteilung der Schichtdicken in Kunststoffverpackungen mit deutlich höherer Auflösung als bisher. Es erfasst jetzt zum Beispiel auch die Dicke dünner Barriereschichten mit hoher Präzision. Aufgrund der hohen Messgenauigkeit trägt es sowohl zu höherer Prozesssicherheit als auch zu einer deutlichen Senkung der Materialkosten bei.

Die neue optische Prüfanlage MV.SENSE b1i misst Form und Wandstärke lichtdurchlässiger Kunststoffverpackungen. Die Inline-Prüfung erfolgt berührungslos im Takt der Produktion und ermöglicht so die 100-Prozent-Inline-Kontrolle von Verpackungsmaterial mit mehreren Schichten.

Ein wichtiges Anwendungsfeld ist die zerstörungsfreie Messung der Dicke von Barriereschichten, zum Beispiel aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), in Lebensmittelverpackungen. Das Messsystem prüft die Gesamtschichtdicke sowie die Dicke der Sperrschicht.

Die hohe Messfrequenz von bis 200 kHz macht den Einsatz in Produktionsmaschinen für die 100-Prozent-Inlne-Kontrolle möglich. MABRI.VISION liefert unterschiedliche Systeme von der punktförmigen 1D-Messung bis zu 3D-Anlagen, die mit einer Messrate von bis zu 200 Hz ein großes Messfeld scannen.

Dr. Nicolai Brill, einer der Geschäftsführer der MABRI.VISION GmbH, erläutert, warum er den neuen Sensor entwickelt hat: „Bei Lebensmittelverpackungen sehen wir seit einiger Zeit einen ausgeprägten Trend zu immer dünneren Barriereschichten. Mit dem neuen Sensor, der Schichtdicken in der Größenordnung von wenigen µm auflöst, kommen wir dem entgegen: Aufgrund der hohen Messgenauigkeit wird die Schichtdicke nicht nur exakt gemessen, sie kann jetzt ganz gezielt gesteuert werden. So können unsere Kunden den Materialauftrag reduzieren und erzielen dennoch die gleiche Barrierewirkung. Das schont auch wertvolle Ressourcen.“

Basis des neuen Systems ist die kurz-kohärente Interferometrie, die MABRI.VISION in seiner Prüfplattform MV.SENSE anwendet und die bei mehreren Lebensmittelherstellern seit 2015 im Einsatz ist. Einige Pilotkunden verwenden bereits den neuen, deutlich höher auflösenden Sensor, der ein deutlich breiteres Produktspektrum erfasst als sein Vorgänger.

Den neuen Sensor hat MABRI.VISION nicht nur für Kunststoffverpackungen entwickelt, sondern auch für andere Produkte, bei denen dünne Schichten eine wichtige Rolle spielen. Das System eignet sich für die Blasextrusion beschichteter Folien und mehrschichtiger Flachfolien für Lebensmittel ebenso wie für Produkte der Medizintechnik, zum Beispiel für transdermale Pflaster und beschichtete medizinische Schläuche. Darüber hinaus kann es für die Koextrusion und Mehrschichtextrusion von Schläuchen oder Verbundwerkstoffen eingesetzt werden.

Hintergrund: Die Technik im Detail

Die MV.SENSE sensor platform arbeitet nach dem Prinzip der kurz-kohärenten Interferometrie, die auch als Weißlichtinterferometrie bezeichnet wird: Der Prüfling wird mit infrarotem Licht beleuchtet; das vom Material rückgestreute Licht interferiert mit einer vorgegebenen Referenzstrecke. Das Ergebnis sind absolute Abstandswerte zum Sensor.

Die MV.SENSE Systeme von MABRI.VISION erzeugen tomografische Querschnittsbilder ein- und mehrschichtiger Prüfobjekte. Aufgrund der hohen Messrate von bis zu 200 kHz ermöglichen sie die Prüfung von Form, Wandstärke und Schichtdicke in Echtzeit.

Die kompakten Sensoren, die über Lichtwellenleiter mit der Elektronik verbunden sind, lassen sich einfach in Produktionslinien integrieren und ermöglichen so die automatische Inline-Qualitätskontrolle.

Im Gegensatz zu Systemen auf Basis von Ultraschall ist kein Koppelmedium erforderlich. Da lediglich infrarotes Licht geringer Leistung verwendet wird, brauchen keine Strahlenschutzmaßnahmen ergriffen zu werden.

Über MABRI.VISION

Dr. Ulrich Marx und Dr. Nicolai Brill haben die MABRI.VISION GmbH im Jahr 2015 am Technologiestandort Aachen gegründet. Das Unternehmen entwickelt, fertigt und liefert optische Sensoren und schlüsselfertige Prüfsysteme für die Offline- und Inline-Qualitätsprüfung in der industriellen Produktion.

Auf dem Gelände der ehemaligen Philips-Glühlampenfabrik arbeiten zurzeit 35 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an Entwicklung und Produktion innovativer optischer Messsysteme.

Zu den Kunden von MABRI.VISION zählen Firmen aus der Verpackungstechnik, dem Kraftfahrzeugbau, der Metallverarbeitung, der Elektronikbranche und der Medizintechnik.

Abbildungen

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Bild 1: Das MV.SENSE b1i-System erfasst die Dicke dünner Barriereschichten mit hoher Präzision.
Bild 2: Die optische Prüfanlage MV.SENSE b1i misst Form und Wandstärke lichtdurchlässiger Kunststoffverpackungen berührungslos und im Takt der Produktion.
Bild 3: Die optische Prüfanlage MV.SENSE b1i misst Form und Wandstärke lichtdurchlässiger Kunststoffverpackungen berührungslos und im Takt der Produktion.
Bild 4: MV.SENSE – das Messprinzip

_{Bildrechte: MABRI.VISION GmbH}

Aachen, Germany, 25 July 2022     Plastic packaging consists of different layers of material. The new MV.SENSE b1i optical system from MABRI.VISION now measures the thicknesses of these layers with substantially higher resolution. Even the thicknesses of thin barrier films can be measured with utmost precision. The outstanding measuring accuracy of the system helps users to enhance process security and cut the material costs of their production.

The new MV.SENSE b1i inspection system measures the shape and wall thickness of transparent plastic packaging. Performed in the process line at production speed, these non-contact measurements enable 100-percent inline inspection of multi-layered packaging material.

Non-contact thickness measurement of barrier layers, such as EVOH (ethylene vinyl-alcohol copolymer), in food packaging is a very important application for the system. In this case, it measures both the total wall thickness of the packaging and the thickness of the barrier layer.

At measuring frequencies of up to 200 kHz, the system can provide 100 percent inline inspection in production lines. MABRI.VISION supplies different systems, ranging from units for one-dimensional spot measurements to 3D units that can scan large measuring fields at high frequencies of up to 200 Hz.

Dr. Nicolai Brill, one of the Managing Directors of MABRI.VISION GmbH, explains the motivation behind the development of the new sensor: “We have been noticing a growing trend towards ever thinner barrier layers in food packaging. As a reaction to this trend, we have developed a sensor that can measure layer thicknesses down to only a few µm. The sensor’s very high measuring accuracy not only makes it possible to measure the layer thicknesses with outstanding accuracy, but also to control that the layers are exactly as thick as needed. Thus, our customers can reduce the amount of material applied – and save valuable resources – while achieving the same barrier effect.”

The new system is based on the principle of low-coherence interferometry, which MABRI.VISION also employs on its MV.SENSE inspection platform, a platform several food producers have been using since 2015. Some pilot customers are already using the new sensor that operates at a distinctly higher resolution and is therefore able to cover a much wider product range than its predecessor.  

MABRI.VISION has developed the new sensor not only for plastic packaging, but also for other products whose functionality depends on the quality of thin coatings. The new system can be used, for example, to measure coating thicknesses in blown film extrusion processes and of multi-layer flat foils used in food packaging as well as for medical products, such as transdermal plaster and coated medical tubing. It is also suitable for inspecting hoses produced in co-extrusion and multilayer extrusion processes and for composite materials.

Background information: The technology in detail

The MV.SENSE sensor platform operates on the principle of low-coherence interferometry, also called white-light interferometry. Infrared light is directed onto the item to be measured. The light reflected by the material interferes with a specific reference path. Values giving the absolute distance from the sensor are obtained as measuring results.

The MV.SENSE systems from MABRI.VISION generate tomographic cross-sectional images of one- or multi-layer products. Due to the high measuring rates of up to 200 kHz, the systems can measure the shape, total wall thickness and layer thickness in real time.

Connected via fiber-optic cables, the highly compact sensor units can be easily integrated into production lines, where they automatically perform reliable inline quality control.

In contrast to ultrasonic systems, low-coherence interferometry systems do not require a coupling agent. Moreover, as only infrared light of low intensity is used, no radiation protection measures have to be taken.

Figures and captions

Fig. 1: MV.SENSE b1i measures the thicknesses of thin barrier layers with high precision. File name: MabriVision_Waschmittelflasche-Schichtdicke_v3.jpg
Fig. 2: The new MV.SENSE b1i inspection system measures the shape and wall thicknesses of transparent plastic packaging at production speed in a contact-less process. File name: MABRI.VISION_MV.SENSE_OCT_Sensor_prüft_Flasche.jpg
Fig. 3: The new MV.SENSE b1i inspection system measures the shape and wall thicknesses of transparent plastic packaging at production speed in a contact-less process. File name: MABRI.VISION_MV.SENSE_OCT_Sensor_prüft_Flasche_2.jpg
Fig. 4: The measuring principle of MV.SENSE File name: MABRI.VISION MV.SENSE_2.png

^{Image rights: MABRI.VISION GmbH}

About MABRI.VISION

MABRI.VISION GmbH was founded in 2015 by Dr. Ulrich Marx and Dr. Nicolai Brill. Based in the German city of Aachen, a renowned technology location, the company specializes in the development, manufacturing and supply of optical sensor units and turnkey inspection systems for offline and inline quality control in industrial production environments.

On the premises of the former Philips bulb factory, the currently 35 employees of the company are engaged in the development and production of innovative optical measuring systems.

MABRI.VISION supplies its products to customers in industries such as packaging technology, automotive, metals processing, electronics and medical engineering.