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Akustische Qualitätskontrolle bei der Kautschukaufbereitung

von Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Walter Michaeli, Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann, Prof. Dr.-Ing. Ullrich Masberg †, Dipl.-Ing. Jan Peter Dering, Dr. Wolfgang May, B. Eng. Katharina Ochs, Dipl.-Ing. Dittmar Rohrßen

Während der Kautschukaufbereitung im Kautschukinnenmischer treten sehr deutliche, über der Mischzeit variierende Geräusche und Erschütterungen auf, die in direktem Zusammenhang mit dem jeweiligen Zustand der Mischung stehen. Das Betriebspersonal, das für die Bedienung des Innenmischers zuständig ist, berichtet immer wieder von lauten Geräuschen, die Aufschluss über den Zustand der Mischung geben können. Wenn der Mischungszustand während der Aufbereitung bekannt ist, können Schwankungen der Mischungseigenschaften verringert und die Mischzeit optimiert werden. Um dies zu erreichen, wird am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) zusammen mit der Fa. CT Datentechnik GmbH, Nienburg, ein System zur Prozessbeurteilung und -steuerung in der Kautschukaufbereitung entwickelt. Vorbild für das System ist die akustische Qualitätskontrolle, bei der charakteristische Geräusche während technischer Prozesse detektiert und ausgewertet werden.

Die entstehenden Geräusche dienen dazu, die Prozesse akustisch zu überwachen und zu steuern. In diesem Projekt erfolgt die akustische Prozessüberwachung im Kautschukinnenmischer durch Analyse des Körperschalls. Die akustischen Signale werden zunächst vom Zeit- in den Frequenzbereich überführt. Die Korrelation charakteristischer Frequenz-Amplitudenspektren mit Mischqualitäten zu unterschiedlichen Mischzeiten wird durch analytische Methoden und die Bestimmung mechanischer und rheologischer Eigenschaften hergestellt. Die Zusammenhänge zwischen den akustischen Signalen und den Mischungseigenschaften ermöglichen die Beschreibung des Mischungszustands während der Aufbereitung im Kautschukinnenmischer und bilden somit die Grundlage für die Optimierung des Mischprozesses. Mittels akustischer Prozessüberwachung kann einerseits der Ausschuss reduziert werden. Andererseits können durch eine Mischzeitoptimierung der Durchsatz gesteigert und die Energiekosten gesenkt werden.