Wie hyperspektrale Bildgebung die industrielle Qualitätskontrolle verändert

Hersteller aus den Bereichen Pharmazeutika, Chemie, Materialverarbeitung, Lebensmittel und Recycling stehen unter zunehmendem Druck, gleichbleibende Qualität in großem Maßstab zu liefern. Angesichts steigender Produktionsmengen und zunehmender Produktvariabilität haben herkömmliche Prüfverfahren Schwierigkeiten, Schritt zu halten. Als Reaktion darauf halten fortschrittliche Bildgebungsverfahren Einzug in die Produktionsumgebungen der Fertigungsindustrie und werden nicht mehr nur in der Forschung eingesetzt.

Auf der Vision Spectra Conference 2025 stellten Experten von Headwall anhand praktischer Beispiele vor, wie hyperspektrale Bildgebung Laboranalysen direkt in industrielle Arbeitsabläufe integriert – und so eine frühzeitigere Erkennung von Qualitätsproblemen, weniger Ausschuss und eine proaktivere Prozesssteuerung ermöglicht.

Die Grenzen traditioneller Qualitätskontrollmethoden

In vielen Branchen stützt sich die Qualitätskontrolle nach wie vor stark auf Laboruntersuchungen von zufällig ausgewählten Proben. Laboranalysen bieten zwar eine hohe Genauigkeit, weisen jedoch grundlegende Einschränkungen auf, wenn sie in kontinuierlichen Produktionslinien mit hohem Durchsatz eingesetzt werden:

• Verzögerte Rückmeldung, verlangsamte Reaktion auf Prozessabweichungen
• Unvollständige Abdeckung, da nur ein Bruchteil der Gesamtproduktion geprüft wird
• Reaktive Arbeitsabläufe, bei denen Probleme erst nach der Produktion des Materials erkannt werden

Angesichts strengerer regulatorischer Anforderungen und steigender Effizienzerwartungen erhöhen diese Einschränkungen sowohl das Betriebsrisiko als auch die Kosten. Ein durchgängiges Thema in der industriellen Fertigung und Inspektion ist der Bedarf an Inspektionstechnologien, die die Präzision von Laboranalysen mit der für Produktionsumgebungen erforderlichen Geschwindigkeit und Skalierbarkeit verbinden.

Erweiterung der Laboranalyse durch quantitative chemische Bildgebung

Die quantitative chemische Bildgebung (QCI) umgeht diese Einschränkungen, indem sie die chemische Analyse direkt in die Produktionsumgebung erweitert. Durch die Kombination von hyperspektraler Bildgebung mit fortschrittlichen Datenverarbeitungs- und Klassifizierungsalgorithmen ermöglicht QCI die zerstörungsfreie Messung von Materialeigenschaften in Echtzeit, ohne den Durchsatz zu unterbrechen.

In seinem Vortrag auf der Konferenz demonstrierte Matthias Kerschhaggl von EVK, wie hyperspektrale Systeme Folgendes ermöglichen:

• Echtzeitanalyse der chemischen Zusammensetzung direkt an der Produktionslinie
• Quantitative Messung der Konzentration und Verteilung mehrerer chemischer Verbindungen
• Kontinuierliche, zerstörungsfreie Prüfung, wodurch die Abhängigkeit von zerstörenden Probenahmen verringert wird

Anstatt sich auf regelmäßige Labortests zu verlassen, können Hersteller die chemische Konsistenz über den gesamten Materialfluss hinweg überwachen. Diese Umstellung ermöglicht schnellere Korrekturmaßnahmen, eine strengere Prozesskontrolle und konsistentere Ergebnisse – und verwandelt die Qualitätskontrolle von einer reaktiven Kontrollinstanz in eine proaktive, datengestützte Funktion.

Erweiterung der Inspektionsmöglichkeiten mit UV-Hyperspektralbildgebung

Während viele Inspektionssysteme im sichtbaren und nahen Infrarotbereich arbeiten, lassen sich bestimmte Materialien und Defekte bei kürzeren Wellenlängen effektiver analysieren. Die UV-Hyperspektralbildgebung erweitert die Inspektionsmöglichkeiten, indem sie Spektralinformationen im Bereich von 220 bis 380 nm erfasst und so Materialmerkmale sichtbar macht, die bei längeren Wellenlängen möglicherweise nicht erkennbar sind.

Während der Konferenz stellte Léa Butruille von der Headwall Group einen integrierten Ansatz für die hyperspektrale UV-Bildgebung vor, bei dem UV-Kameras mit Technologien für längere Wellenlängen kombiniert werden. Dieser Ansatz ermöglicht Folgendes:

• Erkennen Sie einzigartige Materialsignaturen, die mit molekularen Schwingungen verbunden sind.
• Verbesserung der Inspektion für Anwendungen wie Halbleiter, Lebensmittelzutaten, Beschichtungen und Forensik
• Kombinieren Sie UV- und Daten mit längerer Wellenlänge, um ein vollständigeres Spektralprofil zu erstellen.

Durch die Integration der hyperspektralen UV-Bildgebung in Inspektionsabläufe erhalten Hersteller eine zusätzliche Sensibilität für Fehler, Verunreinigungen oder Unregelmäßigkeiten, die sonst unentdeckt bleiben würden – was zu einer höheren Präzision und einer stärkeren Qualitätssicherung beiträgt.

Hyperspektrale Bildgebung als Funktion einer intelligenten Fabrik

Hyperspektrale Technologien sind nicht mehr nur auf Forschungslabore oder Pilotprojekte beschränkt. Sie werden zunehmend in intelligenten Fabrikarchitekturen eingesetzt und liefern umsetzbare Erkenntnisse bei Produktionsgeschwindigkeit. Für Hersteller bedeutet diese Entwicklung sicherere Produkte, weniger Abfall, optimierte Effizienz und mehr Vertrauen in die Qualität der Ergebnisse. Angesichts immer komplexerer Produktionsumgebungen und zunehmenden Wettbewerbsdrucks bietet die hyperspektrale Bildgebung eine skalierbare Grundlage für eine moderne, datengesteuerte Qualitätskontrolle in der Lebensmittel-, Pharma- und industriellen Fertigung.

Verwandte Ressource: Eine aufgezeichnete Präsentation von Matthias Kerschhaggl zum Thema „Quantitative Chemical Imaging“ (Quantitative chemische Bildgebung), in der untersucht wird, wie hyperspektrale Systeme die chemische Analyse auf Produktionsumgebungen ausweiten, ist in der Inhaltsbibliothek von Headwall verfügbar.

Entdecken Sie, wie die industriellen Inspektionslösungen von Headwall Echtzeit-Chemikalienbildgebung und fortschrittliche Spektralinspektion für verbesserte Qualität, weniger Abfall und höhere Effizienz unterstützen, basierend auf jahrzehntelanger Erfahrung in realen Anwendungen.