Otimizando os processos de produção através da modularização

Maior velocidade, precisão e flexibilidade – é importante aproveitar todas as oportunidades possíveis para otimizar a produção. Para isso, pesquisadores do Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS desenvolveram o SURFinpro, uma solução que utiliza inteligência artificial e tecnologia de medição ótica para detectar, classificar e visualizar defeitos em tempo real e comunicá-los à planta que realiza a produção . Os especialistas apresentarão seu sistema de 27 a 30 de junho de 2023, no Laser Mundo da Fotônicaestande Fraunhofer 441 no Hall A3.

Ultraleve, ultrafino, excepcionalmente confiável, ao mesmo tempo em que atinge altas velocidades de produção—Dr. Christopher Taudt, gerente de grupo para Metrologia de Superfície no Fraunhofer Application Center for Optical Metrology and Surface Technologies AZOM, parte da Fraunhofer IWS, e sua equipe garantem que promessas de produtos como essas se transformem em realidade. Juntos, os cientistas desenvolveram um sistema que detecta defeitos de superfície, artefatos e mudanças de textura, e os avalia com o apoio de inteligência artificial.

Este processo pode capturar informações 3D de superfícies rapidamente e em alta resolução. Os dados de medição são usados ​​para gerar informações suplementares em linha para processos de produção em andamento. “O sistema não apenas detecta defeitos – ele os classifica ao mesmo tempo e imediatamente estabelece um contexto mais amplo. Nossos clientes recebem informações sobre o tipo de defeito, juntamente com muitos outros parâmetros, como densidade do defeito, dimensões geométricas e frequência”, acrescenta Taudt. “Isso representa um valor agregado significativo em comparação com os sistemas convencionais.”

Maior precisão em velocidades maiores

O sistema de medição opera com sucesso na indústria há mais de um ano, analisando um processo rolo a rolo com larguras de substrato de 70 centímetros. Para alavancar ainda mais o potencial de otimização, Christopher Taudt e a equipe SURFinpro estão treinando o sistema na produção contínua usando um catálogo de defeitos. À medida que os defeitos são relatados, eles são alimentados em uma rede neural, refinando assim a precisão da detecção.

Os pesquisadores usam as informações de medição para verificar se novos defeitos ocorrem ou defeitos existentes são modificados, o que requer uma resposta dinâmica do sistema. “Por um lado, estamos trabalhando para desenvolver melhores redes neurais que requerem menos dados”, explica o cientista, “além disso, também estamos desenvolvendo novas estratégias de treinamento dentro da operação em andamento”.

Os especialistas do Fraunhofer AZOM estão atualmente adaptando sua tecnologia a novos campos de aplicação, como processos contínuos de fabricação de compostos de fibra. “Aqui, nossos parceiros não estão apenas interessados ​​em evitar defeitos próximos à superfície, mas também querem que a tecnologia seja capaz de identificar e avaliar componentes em múltiplas dimensões”, explica Taudt. Outro grupo-alvo que a equipe prevê para os algoritmos e sistema de classificação de defeitos é a indústria de semicondutores, por exemplo, na produção de materiais semicondutores flexíveis.

Atualmente, a solução Fraunhofer AZOM utiliza no máximo quatro câmeras. Em uma próxima etapa, os pesquisadores pretendem adicionar sistemas de câmeras adicionais. Isso seria benéfico independentemente do processo que está sendo avaliado, desde processos de fibra composta envolvendo componentes muito grandes até processos rolo a rolo tradicionais, como os usados ​​na indústria fotovoltaica, por exemplo.

Outro aspecto fundamental para os cientistas é a velocidade do sistema. Para plásticos reforçados com fibras em particular, mas também no processamento têxtil, tempos de ciclo muito curtos precisam ser particularmente rápidos.

“Aumentar a velocidade é uma questão importante e temos a expertise para atender a esses requisitos. Nossa solução usa tecnologias de aprendizado de máquina e inteligência artificial primeiro para a análise real, mas também para acelerar as etapas de avaliação”, explica o gerente do grupo, acrescentando: “Um processo de análise de medição eficaz consiste em um número gerenciável de etapas individuais que filtram e reduzem os dados. Estamos continuamente desenvolvendo novas tecnologias nessa área para tornar esse processo ainda mais rápido e extrair a mesma quantidade de informações de menos dados, para exemplo.”

Inteligente e engenhosamente modular

Os cientistas acreditam que uma das principais características de seu sistema é a modularidade. Graças a uma abordagem de modularização sofisticada usando componentes eficientes, o SURFinpro oferece uma ampla variedade de implantações potenciais e é fácil de adaptar: “Muitas das tecnologias que usamos em nosso sistema foram desenvolvidas como componentes autônomos de forma que também possam ser implementadas efetivamente em vários outros contextos e projetos.”

O projeto de pesquisadores do Fraunhofer AZOM é um excelente exemplo de como essa abordagem modular pode ser bem-sucedida e viável.

O Laser World of Photonics deste ano verá Christopher Taudt e sua equipe apresentarem sua solução, usando um exemplo de aplicação de um processo roll-to-roll para a produção de células solares flexíveis. Os visitantes da feira de 27 a 30 de junho poderão ver a solução realizando captura de dados e análise de um processo em andamento em tempo real no estande 441 da Fraunhofer no Hall A3.