Spritzgussteile automatisiert prüfen: die Kamera am Entnahmehandling statt Sichtprüfung am Tisch

An fast jeder Spritzgussmaschine steht bereits ein Entnahmehandling. Es zieht die Teile aus dem Werkzeug, legt sie ab und wartet auf den nächsten Zyklus. Genau dieses Handling ist der kürzeste Weg zur automatisierten 100%-Prüfung: Statt eine eigene Prüfstation mit Zuführung und Vereinzelung zu bauen, fährt der Greifer das frische Teil vor eine fest montierte Kamera. Der Auslöser für solche Projekte ist in der Anwendungspraxis fast immer derselbe. Eine Reklamation ist eingegangen, ein Automobilkunde fordert die lückenlose Prüfung, oder die Sichtprüfung am Tisch lässt sich personell nicht mehr besetzen. Dieser Leitfaden zeigt, wie die Prüfung am Entnahmehandling geplant wird, welche Fehlerbilder typisch sind und wo AI-Klassifizierung wirklich hilft.

Wichtige Punkte im Überblick

Das vorhandene Entnahmehandling wird zur Prüfstation: Der Greifer fährt das frisch entnommene Teil vor eine fest montierte Kamera, sodass die 100%-Prüfung ohne eigene Prüfanlage mit Zuführung und Vereinzelung im Maschinentakt mitläuft.
Die typischen Fehlerbilder des Spritzgusses sind Überspritzung und Grat, Unterspritzung, Schlieren und Verfärbungen sowie Blackspots, in dokumentierten Anwendungen bis hinab zu etwa 0,1 mm, oft auf kontrastarmen schwarzen, milchig weißen oder halbtransparenten Oberflächen.
Ein Gegengreifer wendet das Teil und hält die zweite Seite vor die Kamera, sodass aus der einseitigen Kontrolle eine Rundumprüfung ohne zusätzliche Station wird.
Die Kavitätenkontrolle prüft vor dem Schließen, ob das geöffnete Werkzeug wirklich leer ist, und schützt die Kavitäten vor Schäden durch vergessene Teile oder Angussreste.
Bei schwankenden Materialchargen und diffusen Fehlerbildern wie Schlieren stützt die AI-Klassifizierung die Prüfung auf eingelernte Beispielbilder, die auch die schlechte Charge und das staubige Teil abdecken müssen.

Warum die Sichtprüfung am Spritzgussautomaten an ihre Grenzen kommt

Die klassische Qualitätssicherung im Spritzguss ist ein Tisch neben der Maschine. Dort sitzen Mitarbeiter, prüfen nach Fehlerkatalog und Grenzmustern und packen die Gutteile in den Karton. Dieses Modell trägt nicht mehr, und zwar aus drei Gründen.

Erstens die Personalfrage. Eine Sichtprüfung im Dreischichtbetrieb bindet pro Maschine mehrere Mitarbeiter, die Tätigkeit ist monoton, und offene Stellen bleiben unbesetzt. Zweitens die Stichprobenlogik. Wer nur Stichproben zieht, entdeckt einen Werkzeugverschleiß oder eine Prozessdrift erst, wenn ganze Kartons betroffen sind. Rutscht ein Fehler zum Kunden durch, folgen Sortieraktionen und Sonderfahrten, die den eingesparten Prüfaufwand um ein Vielfaches übersteigen. Drittens die Kundenanforderung selbst: Automobilzulieferer berichten in realen Projekten, dass der OEM eine 100%-Prüfung schlicht vorschreibt, unabhängig davon, ob sie personell darstellbar wäre.

Der Ausweg liegt selten in mehr Personal, sondern in einer Prüfung, die im Maschinentakt mitläuft. Die Voraussetzung dafür steht bereits an der Maschine.

Das Entnahmehandling als Prüfstation: Teil zur Kamera statt Kamera zum Teil

Der Grundgedanke kehrt die übliche Denkweise um. Nicht das Teil wird zu einer Prüfanlage transportiert, sondern das vorhandene Handling präsentiert das Teil der Kamera. Der Greifer hält die Teile ohnehin definiert, die Position ist reproduzierbar, und zwischen Entnahme und Ablage bleibt in vielen Zyklen genug Zeit für eine oder mehrere Aufnahmen.

In dokumentierten Anwendungen haben sich drei Aufbauvarianten bewährt:

Der Greifer fährt vor eine feste Kamera. Das Handling stoppt kurz an einer definierten Position, die Kamera prüft alle Teile im Greifer, danach geht die Fahrt zur Ablage weiter.
Eine Kamera beobachtet den Greifer im Vorbeifahren. Bei knappen Takten wird im Flug geprüft, ohne Stopp.
Eine Kamera blickt in das geöffnete Werkzeug. So entstehen pro Zyklus zwei oder drei Bilder: Rohteil vorhanden, Fertigteil vorhanden, Werkzeug leer.

Die Taktzeit gibt der Spritzgussprozess vor. Bei Mehrfachwerkzeugen liegen die Zyklen in realen Projekten zwischen 8 und 90 Sekunden, ein Greifer mit vier Teilen wird typisch in 15 bis 18 Sekunden geprüft. Die Bildfelder reichen von 150x45 mm für kleine Nester bis 400x400 mm und mehr, die Teile selbst von 20x20 mm bis zu Karosserieverstärkungen mit 700x700 mm. Das Prüfergebnis geht über Profinet, EtherCAT, TCP/IP oder digitale E/A an die Zellensteuerung, sodass NG-Teile noch vom Handling selbst ausgeschleust werden können.

Für einfache Anwesenheits- und Gratprüfungen direkt am Greifer genügt oft ein AI Vision-Sensor der Modellreihe IV4. Sobald mehrere Prüfpositionen, große Bildfelder oder hohe Auflösungen zusammenkommen, übernimmt die High-Performance Bildverarbeitung mit integrierter AI der Modellreihe VS-G mit mehreren Kameras die Aufgabe.

Überspritzung, Unterspritzung, Grat und Schlieren: die typischen Fehlerbilder

Die Fehlerwelt im Spritzguss ist eigen. Wer sie kennt, spezifiziert die Prüfung realistisch.

Überspritzung und Grat: Material tritt an der Trennebene oder an Auswerfern aus. Grat ist oft dünn, steht in beliebiger Richtung und hat kaum Kontrast zum Grundmaterial.
Unterspritzung: Die Kavität wurde nicht vollständig gefüllt. Es fehlen Ecken, Rastnasen oder ganze Konturbereiche, im Extremfall fehlt eine Verrastung, die später die Funktion trägt.
Schlieren und Verfärbung: Fließlinien, Feuchtigkeitsschlieren und Farbabweichungen verteilen sich großflächig und variieren von Schuss zu Schuss.
Blackspots und Einschlüsse: Dunkle Punkte aus verbranntem Material oder Fremdpartikeln, in dokumentierten Anwendungen bis hinab zu etwa 0,1 mm relevant.

Erschwerend kommt das Material dazu. Schwarze Teile auf dunklem Hintergrund, milchig weiße Gehäuse und halbtransparente Lichtleiter liefern wenig Kontrast, und die Oberfläche schwankt von Charge zu Charge. Eine Prüfung, die am Montag eingerichtet wurde, muss auch die Materialcharge vom Freitag bestehen. Auf einer Maschine laufen in realen Projekten außerdem 8 bis 40 Teilevarianten, die Prüfprogramme müssen also ohne Werkereingriff umschaltbar sein.

Beide Seiten sehen: Gegengreifer und Mehrfachnester richtig planen

Eine feste Kamera sieht immer nur eine Seite des Teils. Viele Fehlerbilder, etwa Grat an der Trennebene oder Auswerfermarkierungen, treten aber gerade auf der abgewandten Seite auf. In der Projektpraxis hat sich dafür der Gegengreifer bewährt: Das Entnahmehandling übergibt das Teil an einen zweiten Greifer, der es wendet und die zweite Seite vor dieselbe oder eine zweite Kamera hält. Die Übergabe kostet wenige Sekunden und macht aus der einseitigen Kontrolle eine echte Rundumprüfung, ohne zusätzliche Station.

Mehrfachnester verdienen eigene Aufmerksamkeit. Ein Werkzeug mit 4 oder 8 Kavitäten füllt den Greifer mit ebenso vielen Teilen, und jedes Teil gehört zu genau einer Kavität. Die Prüfung sollte das Ergebnis deshalb kavitätenbezogen ausgeben. Häufen sich Fehler in Nest 3, ist das kein Zufall, sondern ein Hinweis auf Verschleiß oder eine verstopfte Entlüftung genau dort. Aus der Prüfung wird so ein Prozesssignal, das den Werkzeugbau gezielt zur richtigen Kavität schickt. Bei der Planung heißt das konkret: Die Teilepositionen im Greifer müssen im Bildfeld eindeutig einer Kavität zugeordnet sein, und die Ausschleusung sollte einzelne Nester verwerfen können, statt den ganzen Schuss zu opfern.

Kavitätenkontrolle im Werkzeug: Restteile erkennen, Crash vermeiden

Die teuerste Sekunde im Spritzguss ist die, in der das Werkzeug auf ein vergessenes Teil schließt. Ein Rest im Werkzeug, ein abgerissener Anguss oder ein nicht ausgeworfenes Teil beschädigt Kavitäten, deren Instandsetzung Wochen dauern kann. Die Kavitätenkontrolle prüft deshalb vor dem Schließen, ob das Werkzeug wirklich leer ist.

Am Entnahmehandling lässt sich diese Kontrolle elegant mitnehmen. Dieselbe Kamera, die das entnommene Teil prüft, oder eine zweite mit Blick in das geöffnete Werkzeug liefert das dritte Bild im Zyklus: Werkzeug leer, Freigabe zum Schließen. Bei dunklen Werkzeugoberflächen und dünnen Angussresten zählt die Beleuchtung mehr als die Auflösung, denn ein Reststück muss sich vom öligen, strukturierten Werkzeugstahl abheben. In der Anwendungspraxis wird die Freigabe als hartes Signal in den Maschinenablauf eingebunden, sodass die Maschine ohne Gutmeldung gar nicht erst schließt. Der Nutzen rechnet sich über den vermiedenen Schaden, nicht über eingesparte Prüfzeit.

AI-Klassifizierung bei schwankenden Oberflächen: wann sie wirklich hilft

Regelbasierte Bildverarbeitung arbeitet mit festen Merkmalen: Kante da, Fläche so groß, Grauwert in diesem Fenster. Das funktioniert hervorragend, solange Teil und Oberfläche stabil sind. Schwankende Materialchargen, wechselnde Farben und diffuse Fehlerbilder wie Schlieren bringen feste Regeln jedoch an ihre Grenze. Entweder werden die Toleranzen so weit geöffnet, dass Fehler durchrutschen, oder so eng gesetzt, dass Gutteile als Ausschuss fallen.

Hier setzt die AI-Klassifizierung an, und zwar mit klarer Zuordnung. Am Greifer übernimmt ein Vision-Sensor der Modellreihe IV4 Anwesenheits-, Grat- und Stapelkontrollen und stützt die Unterscheidung von Gut und Schlecht auf eingelernte Beispielbilder. Für großflächige, diffuse Fehler wie Schlieren, Unterspritzung und wechselnde Oberflächen segmentiert eine All-in-One Kamera mit integrierter AI der Modellreihe VS das Bild AI-basiert und trennt echte Fehler von harmloser Textur. In beiden Fällen gilt: Die Beispielbilder müssen den realen Zustand abdecken, also auch die schlechte Charge und das staubige Teil, nicht nur das Laborteil.

AI ist dabei kein Ersatz für saubere Optik. Beleuchtung, Bildfeld und Teilepräsentation entscheiden weiterhin über die Bildqualität, und ein Machbarkeitstest mit Originalteilen aller Varianten bleibt der verlässlichste Weg, die Grenze zwischen regelbasierter Prüfung und AI-Klassifizierung für die eigene Anwendung zu ziehen.

Fazit

Die automatisierte Prüfung von Spritzgussteilen braucht keine neue Anlage, wenn das Entnahmehandling zur Prüfstation wird. Der Greifer präsentiert das Teil der Kamera, ein Gegengreifer macht die zweite Seite sichtbar, und die Kavitätenkontrolle schützt das Werkzeug im selben Zyklus. Überspritzung, Unterspritzung, Grat und Schlieren sind die typischen Fehlerbilder, kontrastarme und schwankende Oberflächen die typische Hürde. Mit kavitätenbezogener Auswertung wird die Prüfung zum Prozesssignal, mit AI-Klassifizierung auf den Modellreihen IV4 und VS bleibt sie auch bei schwankenden Chargen stabil. Wer mit realen Testmustern startet und die Schnittstelle zur Zelle früh festlegt, kommt in einem überschaubaren Projekt von der Sichtprüfung am Tisch zur 100%-Prüfung im Maschinentakt.

Häufige Fragen

F Wie lassen sich Spritzgussteile automatisch prüfen, ohne eine neue Prüfstation zu bauen?

Das vorhandene Entnahmehandling wird zur Prüfstation: Der Greifer fährt das frisch entnommene Teil vor eine fest montierte Kamera, die im Maschinentakt prüft. Zuführung und Vereinzelung entfallen, weil das Teil bereits definiert im Greifer liegt. Das Prüfergebnis geht über Profinet, EtherCAT, TCP/IP oder digitale E/A an die Zelle, sodass NG-Teile direkt ausgeschleust werden.

F Welche Fehler an Spritzgussteilen kann eine Kamera am Entnahmehandling erkennen?

Typische Fehlerbilder sind Überspritzung und Grat, Unterspritzung mit fehlenden Konturen oder Rastnasen, Schlieren, Verfärbungen sowie Blackspots und Einschlüsse. In dokumentierten Anwendungen werden dunkle Punkte bis hinab zu etwa 0,1 mm erkannt, großflächige Fehler wie Schlieren über AI-basierte Segmentierung. Auch die Vollständigkeit von Mehrfachnestern und die korrekte Stapelung vor dem Verpacken lassen sich prüfen.

F Wie werden beide Seiten eines Spritzgussteils geprüft?

Mit einem Gegengreifer: Das Entnahmehandling übergibt das Teil an einen zweiten Greifer, der es wendet und die Rückseite vor die Kamera hält. So werden Fehler an der Trennebene und auf der Auswerferseite sichtbar, ohne dass eine zusätzliche Prüfstation entsteht. Die Übergabe kostet nur wenige Sekunden innerhalb des Spritzgusszyklus.

F Was ist eine Kavitätenkontrolle und warum ist sie wichtig?

Die Kavitätenkontrolle prüft mit einer Kamera, ob das geöffnete Werkzeug vollständig leer ist, bevor es wieder schließt. Ein vergessenes Teil oder ein Angussrest im Werkzeug kann Kavitäten schwer beschädigen und lange Stillstände verursachen. Die Freigabe zum Schließen wird deshalb als hartes Signal in den Maschinenablauf eingebunden.

F Wie lange dauert die Kameraprüfung im Spritzgusszyklus?

Die Prüfung läuft innerhalb der ohnehin vorhandenen Zykluszeit. In realen Projekten liegen die Zyklen bei Mehrfachwerkzeugen zwischen 8 und 90 Sekunden, ein Greifer mit vier Teilen wird typisch in 15 bis 18 Sekunden geprüft. Pro Zyklus entstehen oft zwei oder drei Aufnahmen: Rohteil vorhanden, Fertigteil geprüft, Werkzeug leer.

F Wann lohnt sich AI-Klassifizierung bei der Spritzgussprüfung?

AI-Klassifizierung lohnt sich, wenn Oberflächen und Materialchargen schwanken oder Fehlerbilder wie Schlieren und Unterspritzung diffus verteilt sind. Regelbasierte Prüfungen fallen dort entweder in Pseudoausschuss oder lassen Fehler durch. Dokumentiert ist die AI-gestützte Klassifizierung für Vision-Sensoren der Modellreihe IV4 und All-in-One Kameras mit integrierter AI der Modellreihe VS, eingelernt mit Beispielbildern im realen Teilezustand.

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