Quantensensor verbetert Prozess- und Qualitätskontrolle durch Partikelanalyse in Echtzeit

De kwantum-deeltjesensor detecteert en classificeert de deeltjes in vloeistoffen, gassen of als poeders op basis van grootte, aantal, samenstelling en, in de toekomst, vorm.

Bij analyse- en fabricageprocessen, evenals in labor- en procestechniek, speelt de aard van grond- en uitgangsstoffen een cruciale rol. Gedetailleerde informatie over grootte, aantal, samenstelling en verdeling van deeltjes draagt bij aan procescontrole en kwaliteitsborging. Op de Analytica in München presenteert de Stuttgartse hightech-startup Q.ANT een compacte deeltjesensor voor industriële toepassingen, waarmee deze parameters in realtime kunnen worden vastgelegd. De op kwantumtechnologie gebaseerde en gepatenteerde sensor biedt daarmee een echte meerwaarde voor talrijke sectoren: van additieve productie via biotechnologie, keramiekindustrie, materiaal- en chemische industrie tot waterbehandeling, medische technologie en cosmetica.

Versnelde vormherkenning zonder camera

In plaats van monsters te nemen en in het laboratorium te onderzoeken, wat in veel sectoren nog de standaard is, krijgen gebruikers directe feedback over de kwaliteit en samenstelling van ingrediënten. De sensor registreert en analyseert deeltjes in grond- en uitgangsstoffen, onafhankelijk van het medium dat vloeibaar, gas- of poedervormig kan zijn. Procescontrole, procesoptimalisatie en kwaliteitsbeheer zijn daarmee in realtime mogelijk. Naast de grootte, het aantal en de verdeling van de individuele deeltjes zal de door Q.ANT ontwikkelde sensor in de toekomst ook de deeltjesvorm in realtime kunnen classificeren. Dit wordt mogelijk gemaakt door de gebruikte kwantumtechnologie in combinatie met een AI, die zodanig getraind kan worden dat vooraf gedefinieerde vormen van elkaar kunnen worden onderscheiden, bijvoorbeeld elliptische of sferische van ronde deeltjes, waardoor ook agglomeraten kunnen worden geïdentificeerd. Daartoe moet de AI worden getraind op specifieke ‘use cases’, oftewel toepassingsgevallen.

Talrijke toepassingsgebieden

Er zijn veel sectoren en toepassingsgebieden voor de deeltjesensor, die ook in combinatie met andere meetmethoden en -mechanismen kan worden ingezet. Zo kan de kwantumsensor in bioreactoren algencellen monitoren en bijvoorbeeld dode cellen herkennen zodra deze van vorm veranderen. De installatiebesturing kan dan regulerend ingrijpen, zonder dat monsters uit de reactor hoeven te worden genomen. Een ander voorbeeld is waterbehandeling: de AI herkent verontreinigingen, bijvoorbeeld door moeilijk te detecteren bacteriën of andere micro-organismen, wat conclusies over het reinigingsproces mogelijk maakt. In de additieve productie met behulp van 3D-printen, evenals in de metaal-, keramiek- en cementindustrie, analyseert de kwantumsensor verschillende poederkorrels, waaruit telkens specifieke materiaaleigenschappen kunnen voortvloeien. Verdere denkbare toepassingsgebieden zijn de chemische en cosmetische industrie, onder andere pigmentanalyse voor de ontwikkeling van kleuren en texturen.

Q.ANT biedt partnerschappen voor specifieke toepassingsgevallen

Om specifieke toepassingsgevallen te ontwikkelen, biedt Q.ANT geïnteresseerde bedrijven partnerschappen aan. “We bieden de industrie vroegtijdig toegang tot deze nieuwe oplossing voor bijzonder uitdagende vraagstukken, zonder lange ontwikkelingscycli door te lopen,” zegt Vanessa Bader, Customer Project Engineer bij Q.ANT. “Onze partners hebben de mogelijkheid om de kwantumsensor samen met ons te integreren in hun productieprocessen en aan hun toepassingsgevallen aan te passen.” Q.ANT, dat de nieuwe technologie heeft gepatenteerd, biedt momenteel twee deeltjesensoren aan met verschillende meetbereiken: van 2 tot 50 micrometer en van 20 tot 700 micrometer. “Met deze reikwijdte dekken we de meeste toepassingen in de industriële productie af,” aldus Bader. Pilotprojecten wijzen op een zeer hoge datakwaliteit. Zo kan de AI bijvoorbeeld deeltjesagglomeraten in metallisch poeder onderscheiden van enkelvoudige deeltjes die even groot zijn.

De compacte sensor is eenvoudig te bedienen en snel te integreren

Een ander voordeel: de compacte kwantumsensor past op elk laboratoriumtafel, het systeem is sneller en eenvoudiger te bedienen in vergelijking met de uitgebreide conventionele monstername voor de analyse van deeltjes. Naast het laboratoriumapparaat worden in het partnerprogramma toevoersystemen ontwikkeld om de sensor inline in processen te integreren. Een gewone computer is voldoende om de gemeten gegevens over te dragen en te bekijken. Via een website in de browser is de sensor direct inzetbaar. “Er hoeft niets geïnstalleerd te worden, je hebt geen extra rekenkracht nodig en ook geen ingewikkelde training voor de medewerkers,” legt Bader uit.