Barrierefolien mit hyperspektralem Sehen in Rekordzeit prüfen

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Organische Elektronik zieht Qualitätsschraube an

„Barrierefolien gibt es schon lange in der Lebensmittel- und Pharmabranche“, erläutert Dr. Wulf Grählert, der am Fraunhofer-Anwendungszentrum für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien AZOM, einer Außenstelle des Fraunhofer IWS, die Arbeitsgruppe für optische Inspektionstechnologien leitet. Dabei kam es zwar schon immer darauf an, die Waren und Medikamente gegen Feuchtigkeit, Bakterien oder Aromaverlust zu schützen, doch die organische Elektronik hat die Anforderungen an die Dichtheit in Sachen Wasserdampf extrem hochgeschraubt, betont der Forscher.

Lebensmittelfolien zum Beispiel, dürfen innerhalb von 24 Stunden Wasserdampf höchstens in einer Menge von 10 g/m² durchlassen. Für Tablettenfolien liegt diese Wasserdampfdurchlässigkeit (englisch: Water Vapour Transmission Rate, kurz: WVTR) bei lediglich einem Zehntel oder gar Hundertstel dieses Grenzwertes. Aber OLEDs benötigen Barrierefolien, deren Durchlässigkeit im Mikrogrammbereich pro Tag liegt. Die neue Messmethode erfasst nun nicht nur diese geringen Werte, sondern verkürzt eben die Messzeit mehr als drastisch – es dauert nur noch 2 bis 3 Stunden, statt Wochen!

Wenn KI-Modelle kann auch noch was dazulernen

Der Mensch trainiert sein Sehen das ganze Leben lang, um die optischen Eindrücke im Gehirn dann richtig zu interpretieren. Das ist beim hyperspektralen Sehen etwas anders, merkt Grählert an. Denn ohne Datenanalyse-Algorithmen, die den Wust an Daten sinnvoll auswerten können, kommt man kaum an die gewünschten Informationen über die Folien. Ein Mensch wäre ohnehin überfordert. Hier greift die KI. Denn auch dieses Hilfsmittel lernt quasi aus Erfahrung dazu, um Ursache und Wirkung in den richtigen Kontext zu bringen. Potenzielle Folienfehler, wie Kratzer, Schichtdefekte oder Einschlüsse und deren Auswirkungen auf die Einsatzfähigkeit, werden dazu einem Modell antrainiert, erklärt der Wissenschaftler. Hat ein Modell seine Lektionen gut intus, kann es aus dem Hypercube die Wasserdampfdurchlässigkeit sehr exakt prognostizieren. Das geht soweit, dass man sogar weiß, an welchen Stellen die Folie mehr oder weniger dicht sein wird, betont Grählert. Schnelle Kameras verkürzen die Messzeit dabei weiter. Und je umfassender ein Modell trainiert ist, ums genauer wird die Vorhersage. Das gesteckte Ziel ist die Echtzeit-Qualitätskontrolle, die während der Folienproduktion stattfindet sowie in der Eingangskontrolle des Anwenders. „Alles in allem, kann dieser Erfolg die Herstellkosten für Produkte aus der organischen Elektronik verringern, weil es weniger Ausschuss geben wird“, ist sich Grählert sicher.

Die Tiefkühlpizza lässt belagstechnisch die Hosen runter:

Nicht nur für technische Überprüfungen in der Elektronik und Halbleiterindustrie et cetera soll die neue, optische Prüfmethode mittels hyperspektralem Sehen und KI geeignet sein. Grählert merkt schmunzelnd an, dass man das Ganze zunächst an Tiefkühlpizzen ausprobiert hat. So kann man etwa feststellen, ob genug Schinken, Käse, Pilze oder anderes vorhanden ist. Aber auch Fremdkörper, die nicht zum Verzehr geeignet sind, erkennt man auf diese Weise. Foglich könnten noch ganz anderen Industriezweige von den Möglichkeiten der imanto-Plattform profitieren.

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