Pharmazeutische Produkte stellen oft hohe Anforderungen an Verpackungs- und Logistikkonzepte. Dazu kommt, dass 2022 die Arzneimittelkommission der deutschen Apotheken (AMK) 7.182 Spontanberichte zu vermuteten Qualitätsmängeln und unerwünschten Wirkungen von Arzneimitteln aus 4.049 verschiedenen (Krankenhaus-) Apotheken erhielt. Unter den 4.843 Qualitätsmängeln wurden, wie in den Jahren zuvor, am häufigsten Verpackungsfehler gemeldet (2022: 2180 = 45 Prozent). Um diese Zahl zu verringern sind flexible Produktionslinien mit einer 100-prozentigen Inline-Qualitätskontrolle am Ende des Verpackungsprozesses notwendig. Laut Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit gab es 2023 auch 46 Meldungen zu in Lebensmitteln gefundenen Fremdkörpern. Deshalb geht es auch in der Lebensmittelindustrie um das Sicherstellen, dass keine Produkte in den Handel kommen, die evtl. Fremdkörper enthalten.
Funktionsweise Radar Imaging
Heute werden in der Produktion unterschiedlichste Technologien zur Qualitätskontrolle eingesetzt. Dazu gehören u.a. optische Systeme, die aber nicht durch das Verpackungsmaterial sehen können, Durchlaufwagen, die keinen Aufschluss über den Fehlerfall geben, und Röntgeninspektion. Letztere erfordern kostspielige Schutzeinrichtungen, wegen der Strahlung, sowie einen Strahlenbeauftragten. Röntgenanalyse kann zwar Metalle zuverlässig in Verpackungen detektieren, aber z.B. bei Glas-, Kunststoff- und Holzsplittern funktioniert das nicht mehr einwandfrei. Genau hier setzt der RadarImager von Balluff an. Das industrielle 3D-Bildgebungssystem durchleuchtet verschiedenste Verpackungen. Er ermöglicht alle Arten von versteckten Objekten zu finden. So prüft das System Verpackungen auf Vollständigkeit, Unversehrtheit des Produkts oder identifiziert Fremdkörper. Der Frequenzbereich der verwendeten Radarstrahlung liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen Mikrowelle und Infrarot, die verwendeten Wellen sind deshalb nicht ionisierend, also gesundheitlich unbedenklich.
Der Sensor sendet elektromagnetische Wellen aus, die nichtleitende Produkte durchdringen können. Jedes Material absorbiert die Wellenenergie spezifisch, was deren Amplitude entsprechend reduziert. Die zusätzliche Reflektion an Grenzflächen generiert Laufzeitdifferenzen zwischen der ursprünglichen und der reflektierten Welle. Die eingesetzte Software übersetzt die gemessenen Amplituden- und Laufzeitdifferenzen in Bilder. Das System erstellt so bis zu zehn Bildstapel/sec, die den gesamten Bereich unter dem Sensor abdecken. Die Auswertung des Bildstapels bildet die Basis der Qualitätsprüfung. Da jedes Bild seinen eigenen Zeitstempel hat, ist damit eine exakte Rückverfolgung möglich. Die so gewonnenen Daten dokumentieren gefundene Unregelmäßigkeiten und Fremdkörper oder überprüfen ob Verpackungen vollständig und unversehrt sind. „Der RadarImager überwacht den Fertigungsprozess kontinuierlich und die Messung lässt sich direkt in die Produktionslinie einbinden. Da der RadarImager direkt über dem Förderband platziert wird, wirkt sich das auch positiv auf die Maschinenlänge aus“, so Jörg Maier, Stratetic Incubation Manager bei Balluff.
Anwendungsbeispiele
Im verwendeten Frequenzbereich können die Radarstrahlen sämtliche dielektrischen Materialien wie Folien, Kartonagen und Kunststoffe durchleuchten. Metall, leitfähige Gegenstände und Flüssigkeiten lassen sich detektieren, aber nicht durchleuchten. So kann man auch metallische Gegenstände oder Partikel auffinden und Füllstände erkennen. Dazu erlaubt es der Sensor die Oberflächenbeschaffenheit unterschiedlicher Materialien zu erfassen. Durch den verwendeten Frequenzbereich kann der Imager dielektrische Objekte mit einem Abstand von wenigen Millimetern optisch sicher trennen. Auch wenn Objekte dichter beieinander liegen, lassen sich noch wichtige Informationen gewinnen und das bei Bandgeschwindigkeiten bis 1,5m/s oder 90m/min. Um mit der nötigen Präzision messen zu können, setzt der Sensor allerdings eine kontinuierliche Bewegung des Produktförderbands oder seiner Position und eine freie Sicht auf die zu überprüfenden Produkte voraus. Ist der Sensor in der Produktionslinie eingerichtet, braucht er zur Auswertung der Bilder noch eine geeignete Prüfsoftware. Wechselt das Produkt, muss nur das neue Rezept geladen werden. So kann der Radarsensor auch im Bereich Nahrungsmittel und Getränke Inhalte von Verpackungen auf Vollständigkeit inkl. Beipackzettel und Unversehrtheit prüfen, Fremdkörper detektieren oder Füllstände erkennen.
