Zerstörungsfreie Prüfung

Die zerstörungsfreie Prüfung ist eine essenzielle Methode, die in vielen Industrien – einschließlich der Wellpappe-Verpackungsbranche – zur Qualitätssicherung und Prozesskontrolle eingesetzt wird. Die Analyse ermöglicht eine sichere, effiziente und reproduzierbare Beurteilung des Zustands von Materialien und Komponenten, ohne deren Funktionalität zu beeinträchtigen. Im Bereich von Verpackungen aus Wellpappe gewährleistet sie, dass die Qualität der Produkte auf einem hohen Niveau bleibt, reduziert Ausschuss und Nacharbeit und unterstützt damit ressourcenschonende, stabile Prozesse. Dadurch steigt das Vertrauen der Wellstar-Packaging-Kunden in die gleichbleibende Produktgüte.

Definition: Was versteht man unter zerstörungsfreier Prüfung?

Zerstörungsfreie Prüfung, auch bekannt als zerstörungsfreie Untersuchung (ZfP), ist ein Sammelbegriff für Methoden, mit denen Eigenschaften, Fehler oder Unregelmäßigkeiten in Materialien und Bauteilen erkannt und bewertet werden, ohne deren Integrität zu beeinträchtigen. In der Wellpappe-Verpackungsindustrie umfasst dies unter anderem die Prüfung der Materialstärke und -homogenität, die Beurteilung der Klebeverbindungen in der Wellstruktur, die Kontrolle der Druck- und Beschichtungsqualität sowie die Überprüfung von Rillungen, Stanzungen und Kanten. Ziel ist die frühzeitige Fehlerdetektion, die Absicherung der Prozessfähigkeit und die kontinuierliche Verbesserung entlang der gesamten Wertschöpfungskette – von der Papierbahn über den Wellpappenverbund bis zum bedruckten und konfektionierten Zuschnitt.

• Typische Prüfziele: Feststellung von Delaminationen, unzureichenden Klebungen, Feuchte- und Dichteunterschieden, Oberflächendefekten, Fehlstellen im Druckbild sowie Maß- und Formabweichungen; zusätzlich Überwachung von Planlage, Rilltiefe, Kantenschädigungen und Stapelqualität.
• Prüfumgebung: Labor- und Inline-Anwendungen an der Wellpappenanlage, in der Druck- und Weiterverarbeitung sowie bei Wareneingang und Endkontrolle; mobil einsetzbar für Stichproben und auditähnliche Prüfungen.
• Datennutzung: Sofortige Prozessrückkopplung, statistische Prozesskontrolle, Trendanalysen, Alarmschwellenverwaltung und revisionssichere Dokumentation zur Rückverfolgbarkeit.

Arten der zerstörungsfreien Prüfung bei Wellpappe

Es gibt verschiedene Arten der zerstörungsfreien Prüfung, die im Bereich der Wellpappe eingesetzt werden können. Darunter fallen optische Verfahren, wie die visuelle Inspektion und die industrielle Bildverarbeitung. Darüber hinaus können thermische Verfahren, wie Infrarotthermografie, oder mechanische Verfahren, wie die Ultraschallprüfung, genutzt werden. Jede dieser Methoden hat spezifische Vorzüge, die je nach Anforderungen des konkreten Einsatzfeldes eingesetzt werden. Ergänzend kommen spezialisierte Verfahren wie 3D-Topografie, Spektral-Analytik, luftgekoppelte Ultraschallmessungen oder kapazitive Messungen zum Einsatz. Die Wirksamkeit der zerstörungsfreien Prüfverfahren wird durch produktbegleitende Prüfungen, klare Akzeptanzkriterien und kalibrierte Referenzen deutlich gesteigert.

Optische Verfahren

• Visuelle Inspektion (mit Beleuchtung und Lupen/Endoskopen): Erkennen von Falten, Einrissen, Kleberüberständen, Verschmierungen und Kantenfehlern an Zuschnitten und Faltkisten; unterstützt durch standardisierte Beleuchtung (Diffuse-/Streiflicht) und definierte Prüfentfernungen für reproduzierbare Ergebnisse.
• Industrielle Bildverarbeitung (2D): Kamerabasierte Kontrolle des Druckbildes (Farbdeckung, Registerhaltigkeit, Schärfe), Lesbarkeit von Codes, Detektion von Oberflächenfehlern und Verschmutzungen; Abgleich mit Referenzmustern, Toleranzfenster für Tonwertzuwachs und automatische Protokollierung.
• 3D-Topografie/Lasertriangulation: Ermittlung von Planlage, Rilltiefe, Stanzqualität, Quetschungen und Kantengeometrie; Beurteilung der Ebenheit und des Stapelrandes; frühzeitige Erkennung von Verformungen, die die Weiterverarbeitung oder Palettierung beeinträchtigen können.

Thermische Verfahren

• Infrarotthermografie: Identifikation inhomogener Klebeverbindungen, feuchter Bereiche oder lokaler Dichteunterschiede über Temperatur- beziehungsweise Emissionskontraste; Prüfung der Trocknung nach dem Druck und Überwachung thermischer Profile in der Produktion.
• Heiz-/Kühlanregung mit IR-Auswertung: Aufspüren von Delaminationen zwischen Decken- und Wellenpapieren durch zeitlich veränderte Wärmeleitung; Bewertung der Klebstoffpenetration und der Verbundqualität ohne Probenentnahme.

Akustische und Ultraschallverfahren

• Ultraschallprüfung: Lokalisieren von Bindungsfehlern und versteckten Trennstellen; geeignet für Stichproben und Bauteilbereiche, wobei die poröse Struktur und Kopplung beachtet werden muss; optional berührungslos (luftgekoppelt) zur Minimierung von Einflussgrößen.
• Schallemissionsanalyse: Indirekte Bewertung von Rissinitiierung oder Faserbruch während definierter mechanischer Anregung; Einsatz zur Prozessüberwachung an kritischen Stationen mit sensorgestützter Ereigniserkennung.

Radiometrische und weitere physikalische Verfahren

• Flächengewichts- und Feuchtemessung (z. B. radiometrisch oder kapazitiv): Kontinuierliche Online-Überwachung von Grammatur und Feuchte der Papierbahnen; Grundlage für stabile Verklebung, Dimensionsstabilität und konstante Festigkeitswerte.
• Spektral- und Densitometrie: Farbmessung, Tonwertzuwachs- und Deckkraftkontrolle bei bedruckten Oberflächen; Bewertung von Farbkonstanz über Chargen und Maschinen hinweg.
• Alternative kontaktlose Messungen: Laser- und Induktionssensorik zur Kanten- und Dickenbestimmung, Bahnführung und Lagenkontrolle; präzise Erfassung von Toleranzen zur Sicherstellung der Maßhaltigkeit.

Praxis-Hinweis: Kombinationen mehrerer Verfahren ermöglichen eine robuste Bewertung, z. B. optische Inline-Prüfung für 100%-Kontrolle und ergänzende thermische oder akustische Stichproben zur Verifikation. Eine klare Definition von Prüfkriterien, Grenzwerten und Freigaberegeln erhöht die Vergleichbarkeit der Ergebnisse.

Anwendungsbereiche in der Wellpappe-Industrie

Zerstörungsfreie Verfahren kommen entlang der gesamten Prozesskette zum Einsatz – von der Papierannahme über die Wellpappenherstellung und Veredelung bis zur Endkontrolle. Dadurch werden Qualitätsabweichungen frühzeitig erkannt, Stillstände reduziert und reproduzierbare Ergebnisse unterstützt. Zudem unterstützen sie Auditanforderungen, Nachweispflichten und die lückenlose Rückverfolgbarkeit von Material- und Prozessdaten.

• Wareneingang: Prüfung von Feuchte, Flächengewicht und Oberflächenqualität der Papierbahnen; Erkennen von Beschädigungen durch Transport oder Lagerung; zügige Zuordnung zu Chargen und Spezifikationen.
• Wellpappenfertigung: Überwachung des Klebstoffauftrags, der Bahnfusion und der Temperaturprofile; Detektion von Delaminationen, Fehlwellen, Wellenbruch oder lokalen Spannungen; Stabilisierung der Bahnlage und Vermeidung von Prozessdrift.
• Druck und Weiterverarbeitung: Kontrolle von Druckbild, Farbtreue, Registerhaltigkeit, Rill- und Stanzqualität sowie der weiterführende Informationen zu Funktion und Qualitätskriterien industrieller Perforation.
• Konfektion und Endkontrolle: 100%-Kontrollen per Kamera (Maßhaltigkeit, Zuschnittform, Klappen), Lesung von Kennzeichnungen und Barcodes, Dokumentation für Rückverfolgbarkeit; Absicherung der Lieferqualität direkt vor der Verpackungsfreigabe.
• Logistik und Verpackungsprüfung: Sicht- und sensorgestützte Prüfung der Planlage und Kantenintegrität vor dem Palettieren; Zustandsprüfung nach klimatischer Beanspruchung; Erfassung relevanter Kennwerte für stabile Transporte und Lagerung.

Vor- und Nachteile der zerstörungsfreien Prüfungen

Zerstörungsfreie Prüfungen bieten eine Reihe von Vorteilen. Ein Hauptvorteil ist, dass sie den Zustand des Prüfobjekts unverändert lassen und somit die Qualität des Endprodukts nicht beeinträchtigen. Dies ist insbesondere in der Wellpappe-Verpackungsindustrie von Bedeutung, um den hohen Qualitätsanspruch der Produkte zu garantieren. Auch ermöglichen diese Prüfmethoden eine fortlaufende Überwachung der Produktqualität, da sie jederzeit und oft inline durchgeführt werden können. Außerdem kann durch den Einsatz dieser Technologien die Effizienz und die Prozessstabilität gesteigert werden, indem potenzielle Fehlerquellen frühzeitig identifiziert und behoben werden. Ein Nachteil der zerstörungsfreien Prüfungen ist, dass sie – im Vergleich zu zerstörenden Untersuchungen – teilweise weniger detailtiefe Aussagen über mikroskopische Materialstrukturen liefern. Ebenfalls ist der Aufwand für Ausrüstung, Kalibrierung, Qualifizierung des Personals sowie die Interpretation der Prüfergebnisse in der Regel höher. Zudem müssen Messunsicherheiten, Falsch-Positiv- und Falsch-Negativ-Raten beherrscht und regelmäßig verifiziert werden.

• Vorteile: Unversehrtheit der Prüflinge, hohe Prüfgeschwindigkeit, Eignung für 100%-Kontrollen, objektive Datenerfassung, verbesserte Rückverfolgbarkeit, frühe Fehlererkennung und stabile Prozessregelung.
• Nachteile: Investitionskosten in Sensorik und Auswertung, methodenspezifische Grenzen (z. B. Porosität, Feuchte), notwendige Kalibrier- und Referenzproben, Schulungsaufwand, Integrationsaufwand in bestehende Linien.

Prozessintegration und Datenauswertung

Für eine wirksame Umsetzung werden Prüfpläne, Prüfintervalle und Akzeptanzkriterien definiert, Messsysteme validiert und Schnittstellen zu Steuerung, Qualitätsmanagement und Archivierung bereitgestellt. Ereignisgesteuerte Alarme, Trend- und Regelkarten sowie Berichte unterstützen die Ursachenanalyse. Moderne Bild- und Signalauswertung (z. B. Merkmalsextraktion und Mustererkennung) erhöht die Erkennungsrate bei gleichzeitig stabilen Toleranzfenstern.

Grenzen und Störgrößen

Oberflächenreflexionen, wechselnde Feuchte und Temperatur, variable Papiergrammaturen, Vibrationen oder unzureichende Beleuchtung können Messergebnisse beeinflussen. Abhilfe schaffen standardisierte Umgebungsbedingungen, definierte Kalibrierzyklen, geeignete Referenzkörper und eine regelmäßige Systempflege. Bei grenzwertigen Befunden empfiehlt sich die kombinierte Bewertung mehrerer Prüfverfahren.

Praxisbeispiele und Best Practices

Typische Anwendungsfälle sind die Inline-Überwachung der Verklebung an der Wellpappenanlage, die kamerabasierte 100%-Kontrolle des Druckbildes in der Weiterverarbeitung sowie die 3D-Erfassung von Rillungen und Stanzkonturen vor der Palettierung. Bewährt haben sich klare Anlern- und Prüfprozeduren, einheitliche Bezeichner für Fehlerklassen, regelmäßige Fähigkeitsnachweise der Systeme und eine konsequente Dokumentation für Rückverfolgbarkeit und Audits.

Zusammenfassung:

• Die zerstörungsfreie Prüfung ist ein Verfahren, bei dem Materialien oder Produkte auf Fehler oder Mängel geprüft werden, ohne ihre Struktur oder Funktionalität zu beeinträchtigen. Dies kann besonders für Unternehmen interessant sein, die Verpackungen aus Wellpappe anbieten, da so die Qualität und Sicherheit ihrer Produkte zuverlässig gewährleistet werden kann.
• Dieses Verfahren bietet eine umfassende und genaue Beurteilung der Produktqualität, ohne dass die Ware selbst beschädigt wird. So stellt die zerstörungsfreie Prüfung sicher, dass die Verpackung aus Wellpappe die geforderten Standards in Stabilität, Maßhaltigkeit und Erscheinungsbild erfüllt.
• Die Methoden der zerstörungsfreien Prüfung sind vielfältig und können auf verschiedenste Materialien angewandt werden. Im Rahmen von Wellpappe können beispielsweise Schall-, Strahlungs-, optische oder thermische Tests durchgeführt werden, um die Robustheit, Haltbarkeit und Integrität der Verpackung zu bewerten.
• Entlang der Prozesskette – vom Wareneingang bis zur Endkontrolle – liefert die zerstörungsfreie Prüfung belastbare Daten für Prozessüberwachung, Dokumentation und kontinuierliche Verbesserung; sie unterstützt stabile Abläufe, reduziert Ausschuss und erhöht die Reproduzierbarkeit.