Kunststofflabore sind häufig mit der Prüfung einer großen Anzahl ähnlicher Proben beauftragt, wobei versucht wird, konsistente, zuverlässige Ergebnisse zu erzielen. Einige können die Herausforderung mit einem weitgehend manuellen, von Menschen geführten Betrieb bewältigen, aber die meisten Unternehmen werden in hohem Maße von der Automatisierung zumindest eines Teils ihrer Prüfgeräte profitieren.

Die Integration der Automatisierung in bestehende Prüfprozesse kann Kunststoffherstellern folgende Vorteile bieten:

• Wiederholbarere Ergebnisse
• Höherer Durchsatz
• Bessere (und sicherere) Nutzung der Arbeitskräfte
• Sicherere Prüfdaten

Das Ausmaß dieser Vorteile kann je nach Hersteller variieren, aber die meisten Labore können mit einem erheblichen ROI rechnen, wenn sie Schritte zur Automatisierung unternehmen.

Verbesserte Wiederholbarkeit

Für Kunststofflabore, die täglich Hunderte von ähnlichen Proben prüfen, ist die Wiederholbarkeit in der Regel ein großes Anliegen – und eine Herausforderung. Die Einhaltung strenger Prüfnormen wie ASTM D638 oder ISO 527 erfordert konsistente Ergebnisse, die schwer zu erzielen sind, wenn das Potenzial für menschliche Fehler groß ist.

Viele Kunststoffnormen sind recht kompliziert und erfordern „sehr, sehr genaue“ Messungen, wie z. B. den Modul, sagte Instron-Anwendungsingenieurin Sammi Sadler.

Abweichungen in der Technik von einem Bediener zum nächsten – oder sogar Abweichungen durch einen einzelnen Bediener – können zu weniger konsistenten, weniger zuverlässigen Prüfdaten führen. Ein menschlicher Benutzer ist beispielsweise möglicherweise nicht immer in der Lage, eine Probe perfekt vertikal einzulegen – und jede solche Abweichung im Winkel kann die Ergebnisse beeinflussen.

Die größten Variablen bei der Kunststoffprüfung ergeben sich aus der Ausrichtung, der Messung und dem Anpressdruck, so Sadler.

„Wenn wir über Schraubstock-Spannzeuge zum Prüfen von Kunststoffen nachdenken, kann der Druck, den sie beim Festklemmen der Probe ausüben, von Probe zu Probe oder von Benutzer zu Benutzer variieren“, sagte sie.

Ein automatisierter Aufbau geht dieses Problem an, indem er sicherstellt, dass die Messung, das Einsetzen und die Ausrichtung jeder Probe auf die gleiche Weise erfolgen – was ein großes Potenzial bietet, Zeit und Kosten zu sparen, die mit dem Aussortieren fehlerhafter Proben verbunden sind.

Mit konsistenteren Daten, die nicht durch menschliche Fehler oder Abweichungen beeinflusst werden, können Laboranten die Ergebnisse leichter analysieren, sagte Kelvin Fernandez, Instrons Upstream-Marketingmanager für Robotersysteme.

„Man kann sagen: ‚Ich weiß, dass ich diese Variable ausgeschaltet habe, und meine Ergebnisse sind immer noch schlecht‘ – also ist es produktbezogen oder vielleicht prüfaufbaubezogen oder so etwas“, sagte Fernandez.

Besserer Durchsatz – ohne zusätzliches Personal

Angesichts der beträchtlichen Menge an sehr ähnlichen Proben, die geprüft werden, können Kunststofflabore die Effizienz und den Durchsatz erheblich verbessern, indem sie zumindest einige ihrer Prozesse automatisieren, sagte Instron-Automatisierungsspezialist Richard Spiegel.

„Es ist immer wieder das Gleiche“, sagte er. „Die Automatisierung wird dadurch nur einfacher, und wenn sie einfacher ist, wird sie auch billiger.“

Wenn ein System genügend Proben laden kann, um unbeaufsichtigte Prüfungen über Nacht durchzuführen, kann das Labor seinen Durchsatz erweitern, ohne eine weitere Schicht zu besetzen – und Kosteneinsparungen erzielen, die dazu beitragen, die Vorabkosten für die Implementierung der Automatisierung zu kompensieren.

Optimierte Personalausstattung

Je höher der Automatisierungsgrad, desto mehr Aufgaben kann ein menschlicher Bediener bewältigen, wenn er den Prüfrahmen nicht genau überwachen muss. Während die automatisierte Sequenz abläuft, kann er Daten analysieren oder die nächste Probenrunde vorbereiten – oder, wenn er andere Prüfarten hat, die noch einen manuellen Prozess erfordern, kann er diese Prüfungen auf einem anderen System durchführen.

Einige Unternehmen wollen fast schon aus der Not heraus automatisieren, weil sie einfach keine qualifizierten Bewerber finden, um offene Laborstellen zu besetzen, sagte Spiegel.

„Sie haben niemanden mehr, der den Prüfrahmen bestückt“, sagte er. „Sie versuchen, eine solche Stelle zu besetzen, und sie haben Schwierigkeiten, also müssen sie die Arbeitskräfte, die sie haben, viel besser nutzen.“

Sadler stimmte zu, dass die Personalfluktuation in Prüflaboren eine Rolle bei der Entscheidung für die Automatisierung spielen kann.

„Es ist wirklich frustrierend, Leute darin zu schulen, wie man prüft, um diese Standards zu erfüllen“, sagte sie, „sodass die Tatsache, dass man sich keine Sorgen um die Fluktuation machen muss, auch zum Nutzen der Automatisierung beiträgt.“

Gesundheit und Sicherheit

Für menschliche Bediener, die im Kunststofflabor arbeiten, erspart ein automatisiertes Prüfsystem wie das AT3 oder AT6 das wiederholte Be- und Entladen von Proben, das Einklemmen der Finger oder das Anstrengen, sich im richtigen Winkel zu beugen, wenn sich ein Prüfrahmen nicht in einer ergonomisch günstigen Position befindet.

Anstatt dass die Bediener potenziell Hunderte von sich wiederholenden Bewegungen über den Tag verteilt ausführen, sagte Spiegel, können sie das gleiche Volumen mit weitaus weniger körperlicher Anstrengung prüfen. Ausrichtung, Messung und Entsorgung der Proben erfolgen automatisch.

„Sie laden jetzt ein Rack in ein Automatisierungssystem und drücken einmal auf Start“, sagte er. „Und es macht die gleiche Menge.“

Geschützte Daten

Der Schutz von Prüfdaten ist genauso wichtig wie der Prüfprozess selbst. Bluehill Universal-Testergebnisse werden automatisch in das Produktionssystem eines Unternehmens exportiert.

Und mit den entsprechenden Sicherheitsfunktionen, die in der Software aktiviert sind, können Benutzern, die noch nicht über die erforderliche Schulung und Erfahrung verfügen, eine niedrigere Berechtigungsstufe zugewiesen werden – was dazu beiträgt, zu verhindern, dass diese wertvollen Daten versehentlich geändert oder gelöscht werden. Dies trägt zur Gewährleistung der Wiederholbarkeit bei – was wiederum eine zentrale Herausforderung bei der Kunststoffprüfung darstellt.

Das Bluehill-Rückverfolgbarkeitsmodul bietet außerdem eine vollständige Revisionshistorie, sodass jede Hinzufügung, Löschung oder Änderung zusammen mit einem Zeitstempel und dem Namen des Benutzers, der die Änderung vorgenommen hat, aufgezeichnet wird. Diejenigen mit dem entsprechenden Zugriff wissen, was wann und von wem geändert wurde.

„Sie haben einen sehr überprüfbaren Verlauf aller vorgenommenen Änderungen“, sagte Spiegel.

Und da Bluehill mit vorgefertigten Prüfmethoden geliefert wird, die speziell für gängige Kunststoffprüfnormen entwickelt wurden – wie ASTM D638, ASTM D790, ISO 527 und ISO 178 – erledigt die Software einen Großteil der Arbeit für das Labor.

„Sie müssen also einfach nicht darüber nachdenken“, sagte Sadler. „Das ist etwas, das dem Kunden auch ein gutes Gefühl gibt.“

Schritte zu mehr Effizienz

Nicht jeder Hersteller, der mit Kunststoffen arbeitet, wird bereit sein, einen vollautomatischen Prüfaufbau einzuführen, aber selbst inkrementelle Schritte können dazu beitragen, bemerkenswerte Fortschritte zur Steigerung der Effizienz zu erzielen. Die Aufrüstung auf einen automatischen Extensometer oder der Austausch älterer manueller Spannzeuge kann beispielsweise zu konsistenteren Prüfungen für Unternehmen führen, die sich nicht von ihrer menschenzentrierten Umgebung entfernen wollen.

„Der Übergang von fortschrittlichen Schraubstock-Spannzeugen zu pneumatischen Spannzeugen ist ein großer Schritt hin zu wiederholbareren Ergebnissen“, sagte Sadler. „Und dann ist das Hinzufügen von immer mehr automatisierten Lösungen am idealsten.“

Abhängig vom Automatisierungsgrad, den ein Labor letztendlich einführt, kann es seinen Betrieb dramatisch verändern – seinen Durchsatz steigern, ohne mehr Schichten hinzuzufügen, und gleichzeitig menschliche Bediener in die Lage versetzen, ihre Zeit produktiver zu nutzen.

„Stellen Sie sich einfach vor, Sie sitzen acht Stunden am Tag vor einem Rahmen und laden, warten, bis er fertig ist, und entfernen dann die Teile und laden sie dann wieder“, sagte Fernandez. „Das ist das Hauptproblem oder der Hauptschmerzpunkt für den Kunden, wirklich, dieses Warten.“