Bachelorarbeit Systemtechnik: Regelung des Zermahlungsprozesses für die Herstellung von Farbdispersionen
Damit Gelb auch wirklich gelb ist
Die beiden Systemtechnik-Absolventen Quentin Mettraux und Pascal Schneider haben eine Messanlage gebaut, die Farbproben analysieren kann. Dereinst soll die Anlage der Farbmühle automatisch mitteilen können, wann ein gewünschter Farbton erreicht ist.
Gelb ist nicht gleich gelb. Je nach Mischung und Partikelgrösse können sich Farben desselben Tons sehr unterscheiden. In der industriellen Farbproduktion ist es aber wichtig, die Vorgaben so genau wie möglich einzuhalten, damit auch bei der Weiterverarbeitung keine merkbaren Farbwirkungen entstehen. Bei der Firma Arcolor, die Druckfarben herstellt, müssen die Farbeigenschaften derzeit noch umständlich im Labor überprüft werden – und zwar immer wieder, bis die Farbmühle den gewünschten Mischungs- und Zermahlungsgrad erreicht hat. Die beiden Systemtechnik-Absolventen Quentin Mettraux und Pascal Schneider haben sich in ihrer Bachelorarbeit daran gemacht, diesen Prozess mit einer Eigenkonstruktion für ihren Wirtschaftspartner zu vereinfachen.
Sensor versus Mikroskop
Die beiden Absolventen haben eine Messanlage konstruiert, die Farbproben automatisch analysieren kann. Pascal Schneider erklärt: «Die Idee dahinter ist, dass der Prozess des Zermahlens und Mischens dereinst je nach Messung gesteuert werden kann. Die Messanlage könnte der Farbmühle dann direkt mitteilen, wie lange die Farbe noch gemischt werden muss, bis der gewünschte Ton erreicht ist.» Die beiden Absolventen haben zwei Verfahren untersucht: Zum einen die Messung mit einem Farbsensor, zum anderen in Ergänzung dazu eine mikroskopische Untersuchung. «Es hat sich aber gezeigt, dass die beiden Systeme unterschiedliche Anforderungen an die Farbproben haben, weshalb wir uns auf die Sensorlösung konzentriert haben.»
«Der Vorteil unserer Anlage ist, dass die Messungen während des Zermahlungsprozesses automatisch laufen würden.»
Pascal Schneider
Farbdifferenz errechnen
Die Anlage, die die beiden Absolventen konstruiert haben, besteht aus einem abgedunkelten Gehäuse, das externe Lichteinflüsse minimiert; darin zieht ein Motor eine Papierbahn über einen Arbeitstisch. Mit einer pneumatisch angetriebenen Rakel werden jeweils eine Referenzprobe der gewünschten Farbe und eine Probe aus der Farbmühle auf das Papier aufgetragen. Ein Farbsensor fährt dann – ebenfalls pneumatisch angetrieben – über die Proben, bestimmt die eindeutigen Farbwerte anhand eines speziell für Farben bestimmten Koordinatensystems und errechnet anschliessend die Farbdifferenz.
Praxistest steht noch aus
«Zwar sind unsere Messungen nicht so exakt wie die Spektralanalyse im Labor», räumt Pascal Schneider ein. «Der Vorteil unserer Anlage ist aber, dass die Messungen während des Zermahlungsprozesses automatisch laufen könnten. Nur die Abschlusskontrolle müsste wie bis anhin ‹off-line› im Labor erfolgen.» Die beiden Absolventen haben die Anlage erfolgreich konstruiert und hergestellt – den Praxisnachweis aber hat sie bisher nicht erbracht. «Die Steuerung der Maschine funktioniert einwandfrei. Allerdings fehlen die Schläuche, die automatisch Proben entnehmen können», sagt Pascal Schneider. Tests, bei denen effektiv Farbe aufgetragen und Messungen durchgeführt werden, stehen demnach noch aus.
Integration in die Farbmühle
In einem weiteren Schritt muss die fertige Messanlage unter Realbedingungen geprüft werden – im Rahmen der Bachelorarbeit war das nicht möglich. «Das Fundament haben wir mit unserer Bachelorarbeit angelegt. Ich werde im nächsten Semester mit dem Masterstudium beginnen und kann unsere Entwicklung eventuell im Rahmen einer Projektarbeit weiter vorantreiben», sagt Quentin Mettraux. Als nächstes müsste die Anlage direkt mit der Farbmühle verbunden werden. «Es wäre möglich, unsere Anlage dereinst direkt in die Farbmühle zu integrieren – so dass sie nicht mehr wie jetzt noch mit dem Laptop angesteuert werden muss.»
Weitere Informationen
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