Zerstörungsfreie Qualitätskontrolle
Beispiel: Passgenauigkeit eines Kunststoffschraubverschlusses

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Zusammenbaukontrolle in der Produktentwicklung

Flaschen aus Polyethylenterephthalat, kurz PET-Flaschen, sind die meistverbreiteten Getränkeverpackungen. Rund ein Drittel aller Getränke weltweit wird in PET-Flaschen abgefüllt. Glasflaschen, in der Beliebtheit auf Platz zwei, haben nur einen Anteil von rund einem Sechstel am Verpackungsmix. Die Formen von PET-Flaschen haben sich seit ihrer Einführung in den achtziger Jahren immer wieder verändert und wurden immer vielfältiger. Fortschritte in der Produktionstechnik erlaubten es, das Gewicht und den Materialverbrauch deutlich zu reduzieren. Eine individuelle Formgebung half Getränkeherstellern, ihre Produkte besser am Markt zu positionieren.

Messungen der wichtigen Teile

Bei der Entwicklung einer neuen Flaschenform ist der Verschluss ein besonders kritischer Bereich. Er hat für die Funktion und die Sicherheit der PET-Flasche eine entscheidende Bedeutung. Die Dichtigkeit muss gewährleistet sein, um sowohl das Auslaufen des Getränks als auch das Eindringen von Keimen zu verhindern. Ein zusätzliches Sicherheitsfeature ist der sogenannte Originalitätsring. Dieser ist so konstruiert, dass er beim Aufdrehen der Flasche auf- oder abreißt. An einem intakten Originalitätsring können Verbraucher erkennen, dass die Flasche nach dem Abfüllen noch nicht geöffnet wurde.

Die Ansicht der CT-Daten mittels der Software ZEISS NEO insights zeigt, ob der Verschluss richtig auf der Flasche sitzt.

Die Ansicht der CT-Daten mittels der Software ZEISS NEO insights zeigt, ob der Verschluss richtig auf der Flasche sitzt.

Konventionelle Prüfung

Steht ein CT-Gerät nicht zur Verfügung, ist die zerstörende Prüfung ein übliches Verfahren, um die Passgenauigkeit von Verschluss und Flasche zu kontrollieren. Dabei wird die verschlossene Flasche im Bereich der Kappe in Harz eingegossen. Ausgehärtet verleiht das Harz dem eingegossenen Kunststoff Stabilität. Dasist notwendig, damit beim Zerschneiden keine Verformungen auftreten. In viele dünne Scheiben geschnitten, kann an den Schnittflächen jeweils der fehlerfreie Kontakt zwischen Verschluss und Flasche optisch geprüft werden.

Unterschiedliche Materialdichten werden genutzt, um Flasche und Verschluss farblich differenziert darzustellen

Unterschiedliche Materialdichten werden genutzt, um Flasche und Verschluss farblich differenziert darzustellen

Nachteile der zerstörenden Prüfung

Der größte Nachteil des geschilderten Verfahrens ist der hohe Zeitaufwand, der damit verbunden ist. Zudem ist die zerstörende Prüfung immer unvollständig: Es können nur Fehler entdeckt werden, die an den Schnittflächen auftreten. Fehler in den Zwischenbereichen bleiben verborgen. Die zweidimensionalen Schnitte ermöglichen zwar, Fehler leicht zu erkennen, jedoch fehlen Informationen über die räumliche Ausdehnung der Fehler. Wo und wie die Formwerkzeuge korrigiert werden müssen, ist nicht ohne Weiteres ersichtlich. Ein Risiko des Verfahrens liegt darin, dass sich das Harz beim Aushärten erwärmt, wodurch sich der Kunststoff verformen kann. Das Prüfergebnis wird dadurch gegebenenfalls verfälscht, weil Stellen mit ursprünglich fehlendem Kontakt durch die Wärmezufuhr wieder miteinander verbunden werden können.  

Prüfung mit ZEISS METROTOM CT

Mit einem ZEISS METROTOM CT ist es möglich, die Qualität und die Funktion des Verschlusses im verschraubten Originalzustand zu untersuchen, ohne die Flasche zerschneiden zu müssen. Anhand der gewonnenen CT-Daten können am Computer mit der Software ZEISS NEO insights beliebige Schnitte durch den Verschluss gelegt werden, um so eine möglichst vollständige Analyse vorzunehmen. Eine frei rotierbare, halbtransparente 3-D Ansicht erleichtert die Orientierung und die Interpretation. Die unterschiedlichen Materialdichten des Verschlusses und  der Flasche können zudem für einedifferenzierte Farbdarstellung genutzt werden, was die Auswertung weiter vereinfacht. Die komplette dreidimensionale Visualisierung ermöglicht es, alle Stellen am Gewinde mit fehlendem Materialkontakt und damit die Verusacher einer möglichen Undichtigkeit ausfindig zu machen. Weiterhin zeigen die verschiedenen Darstellungsweisen auch, wo und in welcher Weise die Werkzeugformen des Schraubverschlusses oder der Flasche korrigiert werden müssen.