Qualitätsmanagement via Quantensensor 01.06.2022, 11:25 Uhr

Inline-Sensor für die Korngrößenverteilung von Kaffeepulver

Mit Hilfe von Quantentechnologie lassen sich Größe, Form und Geschwindigkeit von Mikropartikeln gleichzeitig messen. Bei solchen statischen Messungen können farbige oder ölige Materialien berührungslos gemessen werden ohne den Sensor zu verschmutzen. Die Sensormessungen ermöglichen durch die Quanteneffekte neue Anwendungen in der Chemie- und der Halbleiterindustrie, sowie im Maschinen- und Anlagenbau. Die Firma Q.ANT aus Stuttgart, Tochterunternehmen von Trumpf, zeigt weltweit erste industrielle Quantensensoren im Einsatz.

Auf der Hannover Messe präsentiert Herr Schürzinger von Q.ant den Quantensensor zur Messung der Korngrößenverteilung von Kaffeepulver. Foto: A. Hilse

Auf der Hannover Messe präsentiert Herr Schürzinger von Q.ant den Quantensensor zur Messung der Korngrößenverteilung von Kaffeepulver.

Foto: A. Hilse

Was ist eigentlich ein Quantensensor?

Partikelsensoren ermöglichen Messungen von Partikeln in Gasen, Flüssigkeiten oder Pulvern, die mit heutiger Messtechnologie nicht möglich sind. Technologisches Herzstück dieser Sensoren sind gezielt erzeugte Quanteneffekte in angeregtem Licht, mit deren Hilfe Mikropartikel in ein und derselben Messung auf ihre Größe, ihre Form und ihre Geschwindigkeit analysiert werden können. Mit Hilfe dieser Messungen lassen sich Informationen gewinnen, die neue Anwendungen in der Halbleiterindustrie, der Chemieindustrie und im Maschinen- und Anlagenbau ermöglichen. Die Quantensensoren von Q.ANT nutzen bereits mehrere Unternehmen aus diesen Branchen zu Testzwecken.

Wo werden Quantensensoren eingesetzt?

Quantensensoren können in der Lebensmittelindustrie, der Pharmaindustrie oder anderen Schüttgutindustrien eingesetzt werden, immer dann, wenn pulverförmige Stoffe auf Qualität oder gleichmäßige Partikelzusammensetzung geprüft werden müssen. Auf der Hannover Messe zeigt Q.ANT nun erstmals gleich zwei Anwendungen der industriefähigen Quantensensoren im Einsatz. Die Firma hat drei Sensoren entwickelt: Partikelsensoren (Kaffeepulver, Bioreaktoren etc.), mechanische Feldsensoren (Optimierung von Exoskeletten) und Photonic Giroskope (geplante Optimierung kleiner Satelliten).

Einsatz in der Lebensmittelindustrie und Pulververarbeitung

Gemeinsam mit dem Sensorspezialisten SICK präsentiert Q.ANT einen Quantensensor, der von Lebensmittelherstellern zur Qualitätsprüfung von Kaffee genutzt werden kann. Der Sensor misst Größe und Form der Körnung, die für die verschiedenen Geschmacksrichtungen des Kaffees eine entscheidende Rolle spielen. In Halle 2 stellt Q.uant den Sensor live auf der Messe vor. Dort können Besucher live miterleben, wie die Partikel vermessen werden. Über einen Monitor wird die Verteilung sichtbar. Durch die statische Messung können die Korngrößen auch bei öligen Pulvern untersucht werden, ohne dass diese durch Verschmutzen des Sensors behindert werden. Mit Hilfe des Quantensensors können Kaffeehersteller beim industriellen Mahlen des Kaffees kontinuierlich die Körnung überprüfen und das gewünschte Qualitätsergebnis erzielen. Zusammen mit einem Lebensmittelkonzern konnten bereits entsprechende Pulvermessungen durchgeführt werden. Durch den weltweiten Vertrieb von SICK soll der Sensor künftig in weiteren Anwendungen der Nahrungsmittelindustrie, insbesondere in der pulververarbeitenden, zum Einsatz kommen. Laut Hersteller gab es bereits Anfragen einer Firma für Pulverfeuerlöscher zur Überprüfung der Korngrößenverteilung des Löschmittels.

Detailaufnahme der Messung via Quantensensor.

Foto: A. Hilse

Einsatz in Bioreaktoren

Der Steuerungs- und Automatisierungsspezialist Festo (Halle 6) zeigt auf der Hannover Messe einen Algenreaktor, der mit Hilfe des Quantensensors von Q.ANT präzise und in Echtzeit Auskunft über das Wachstum der Organismen im Inneren der Anlage erhält. Die Algen werden dem Sensor dafür automatisiert und kontinuierlich durch spezielle mikrofluidische Komponenten von Festo zugeleitet, beispielsweise Pumpen zur präzisen Steuerung kleinster Flüssigkeitsmengen. Der Quantensensor ist in der Lage, einzelne Zellen optisch zu analysieren, sodass die Menge der Biomasse exakt ermittelt werden kann. Er ermöglicht, vorausschauend auf Prozessereignisse, zum Beispiel geringeres Wachstum, zu reagieren und regelnd einzugreifen, um ein schnelleres und sicheres Wachstum der Algen zu ermöglichen. Die Algen können so als Alternative zu Erdölprodukten eingesetzt werden.

Messverfahren mit dem Quantensensor

Die Messung mittels Quantensensor erfolgt Inline, das bedeutet, währen der Produktion/Abfüllung erfolgt eine Qualitätskontrolle. Dies ermöglicht eine sofortige Reaktion auf mögliche Qualitätsmängel. Weitere Messverfahren sind Online-Messungen (via Messfinger) Adline, nahe bei der Produktion und Offline, Stichprobenartige Kontrolle des fertigen Produkts.

Wer ist Q.uant?

Q.ANT ist ein 2018 als Teil der TRUMPF Gruppe gegründetes Hightech Start-Up. Seine Vision ist die Qualität zu verbessern, wie Maschinen ihre Umgebung wahrnehmen, wie Menschen Informationen verarbeiten und die Art und Weise wie wir denken. Dafür entwickelt es Quantensensoren und Quantencomputerchips basierend auf seinen Photonic Quantum Framework. Um eine Demonstrations- und Testanlage für photonische Quantencomputer-Chips aufzubauen, leitet Q.ANT seit März 2022 ein Konsortium und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. (hi)

Halle 2 Stand A22

  • www.trumpf.com

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