Use Case

Echtzeit-Monitoring-System für das Rührreibschweißen

| Redakteur: Jürgen Schreier

Die Analytics Software ermöglicht eine sehr genaue und überprüfbare Qualitätskontrolle sowie Prognosen über den Ausfall der Rührreibschweißanlage.
Die Analytics Software ermöglicht eine sehr genaue und überprüfbare Qualitätskontrolle sowie Prognosen über den Ausfall der Rührreibschweißanlage. (Bild: Grenzebach)

Grenzebach und Weidmüller arbeiten bei der Datenanalyse und bei Predictive Maintenance zusammen. Dafür hat Weidmüller seine Industrial Analytics Software modifiziert. Diese ermöglicht den Nutzern von Rühreibschweißmaschinen von Grenzebach künftig eine gezielte Qualitätskontrolle sowie Wartung.

Im Fokus des gemeinsamen Industrie-4.0-Projekts von Grenzebach und Weidmüller stehen die Zustands- und Qualitätsüberwachung sowie die Verschleißvorhersage bei der von Grenzebach eingesetzten Rührreibschweiß-Technologie. Dies gelingt durch eine individuell angepasste Analyse-Software von Weidmüller. „An der Anlage verbaute Sensoren erfassen die Kräfte während des Schweißprozesses und ermöglichen zusammen mit der Analytics Software von Weidmüller ein Echtzeit-Monitoring für den Schweißprozess“, erläutert Michael Sieren, Leiter Vertrieb FSW (FSW = Friction Stir Welding) von Grenzebach.

Qualitätskontrolle der Schweißnähte erfolgt bisher manuell

Beim Rührreibschweißen, wie es in Grenzebach-Maschinen zu Anwendung kommt, erzeugt ein drehendes Werkzeug durch Reibung und Druck an der Nahtstelle die benötigte Wärme zum Schweißen. Die eingebrachte Wärme macht den Werkstoff plastisch verformbar. Durch die Rotation des Werkzeugs entlang der Nahtstelle wird er verrührt. Auf diese Weise entstehen bei Leichtmetallen wie Aluminium langzeitbeständige Schweißverbindungen zwischen den Materialien – und ohne dass Funkenflug, Rauch oder giftige Dämpfe auftreten.

Die Qualitätskontrolle der Schweißverbindungen erfolgt bei diesem Prozess bisher optisch und manuell - nämlich durch den Maschinenbediener im Anschluss an Rührreibschweißvorgang. Diese Form der Qualitätskontrolle ist sehr umständlich und würde durch den Einsatz der Industrial Analytics Lösung von Weidmüller künftig entfallen.

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„Unsere an die Anforderungen von Grenzebach angepasste Analytics-Software vergleicht die an den Sensoren erfassten Kräfte während des Schweißprozesses mit einem idealen Referenzdatensatz. Sobald eine Abweichung vorliegt, die sich außerhalb der definierten Parameter befindet, erhält der Maschinenbediener einen Hinweis und weiß sofort, dass bei dem Schweißprozess etwas nicht in Ordnung ist. Eine manuelle Kontrolle jeder Schweißnaht entfällt somit“, verdeutlicht der bei Weidmüller für das Projekt verantwortliche Data Scientist Dr. Daniel Kress.

Analytics-Anwendung minimiert Ausschuss und Ausfallzeiten

Mit der Industrial Analytics Software von Weidmüller lassen sich die Prozessparameter und damit auch die Qualität jeder Schweißnaht und von jedem produzierten Teil erfassen und dokumentieren.Gleichzeitig liefert die Software auch Hinweise darauf, wann der für die Erzeugung der Wärme zuständige „Reibstift“ an der Grenzebach-Maschine auszufallen droht und folglich gewechselt werden muss.

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„Ein wichtiger Faktor, denn neben der Minimierung des Ausschusses, welcher durch einen Werkzeugbruch entstehen kann, ist im Maschinen- und Anlagenbau die Verfügbarkeit der Maschine von großer Bedeutung und es wird viel unternommen, damit die Produktion so wenig und so kurz wie möglich unterbrochen wird“, erklärt Data Scientist Kress. Durch den Hinweis der Weidmüller Analytics Software kann der Maschinenbediener frühzeitig erkennen, wann der Wechsel des Reibwerkzeugs erforderlich ist, und den Wechselzeitpunkt zum Beispiel zwischen zwei Schweißvorgänge oder einen Schichtwechsel legen, was Ausschuss und Ausfallzeit der Anlage auf ein Minimum reduziert.

Grenzebach-Kunden sparen Kosten und Ressourcen

„Wir sind mit den ersten Testergebnissen sehr zufrieden und stehen in engem Austausch mit den Kollegen von Weidmüller, um die Ergebnisse weiter zu optimieren“, freut sich FSW-Experte Michael Sieren von Grenzebach. „Der Einsatz der Analytics-Lösung bietet uns gleich mehrere Vorteile: Zum einen können wir unseren Kunden eine sehr genaue und überprüfbare Qualitätskontrolle sowie eine Vorhersage über den Ausfall der Anlage anbieten, durch den unsere Kunden Ressourcen und Kosten sparen. Zusätzlich sind wir in der Lage, datengetriebene Services umzusetzen und damit quasi die Produktqualität oder die Verfügbarkeit der Anlage zu verkaufen.“

„Wir verstehen uns als strategischer Partner der Maschinen- und Anlagenbauer und unterstützen unsere Kunden bei der Digitalen Transformation“, verdeutlicht auch Tobias Gaukstern, Head of Industrial Analytics bei Weidmüller die Vorteile der datengetriebenen Lösung. „Wir sind davon überzeugt, dass wir unseren Kunden und diese wiederum ihren Kunden damit langfristig einen großen Mehrwert bieten.“

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