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smart plastics

Ausfälle durch Bruchüberwachung vermeiden

| Redakteur: Julia Moßner-Klett

In kaum einer anderen Branche ist Ausfallsicherheit so wichtig wie der Automobilindustrie. Ganze Fahrzeuge oder auch einzelne Komponenten wie die Motoren durchlaufen die Produktion am Fließband und mit einem sehr hohen Grad an Automatisierung. Wenn hier ein Teil stillsteht, kommt es schnell zu teuren Produktionsausfällen.

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Energiekettensysteme bewegen sich in Handlingportalen in verschiedensten Richtungen nahezu rund um die Uhr. Daher ist es für Betreiber wichtig, auf verlässliche Komponenten vertrauen zu können
Energiekettensysteme bewegen sich in Handlingportalen in verschiedensten Richtungen nahezu rund um die Uhr. Daher ist es für Betreiber wichtig, auf verlässliche Komponenten vertrauen zu können
( Bild: igus GmbH )

Daher ist es für Fahrzeughersteller und Zulieferer wichtig, auf verlässliche Komponenten vertrauen zu können. Ein österreichischer Motorenhersteller setzt daher auf ‚smart plastics‘ von igus. Sensoren erfassen im laufenden Betrieb den Verschleiß und geben rechtzeitig Alarm, sobald eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist.

Schauplatz: Motorenwerk in Österreich. Anwendung: Hallenportal zum automatisierten Handling von Motorenblöcken. Die eingesetzten Energiekettensysteme an den Portalen laufen fast durchgehend in 18 bis 19 Schichten pro Woche mit hoher Dynamik. In Spitzenzeiten werden im Werk insgesamt über 6.000 Motoren produziert, durchschnittlich läuft alle 14 Sekunden ein Motor von den Montagebändern. Da erreichen die Energiekettensysteme der Handlingportale schnell Zyklen in Millionenhöhe.

Um verglichen mit Stahlketten zur Führung der bewegten Leitungen an den Portalen Gewicht und Geräuschentwicklung zu minimieren, setzt der Hersteller auf Kunststoff-Energieketten des motion plastics Spezialisten igus. Doch dies sind nicht ihre einzigen Vorteile: Aufgrund des in der Industrie immer wichtiger werdenden Themas „Predictive Maintenance“ entwickelt igus seit einigen Jahren sogenannte „smart plastics“ – also intelligente Kunststoffprodukte. „Diese Produktfamilie, die wir unter dem Markennamen ‚isense‘ zusammengefasst haben, umfasst unterschiedliche Sensoren und Überwachungsmodule mit denen beispielsweise die Energiekettensysteme von igus ausgestattet werden können“, erklärt Michael Blaß, Prokurist

e-kettensysteme bei igus. „Dank der digitalen Vernetzung von Maschinen und Produkten ist es möglich, laufend den Zustand der Komponenten zu erfassen und zu melden, sobald eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist.“ So ist es möglich, ungeplante Anlagenstillstände und damit teure Produktionsausfälle zu vermeiden.

Auf der Hannover Messe 2016 stellte igus seine smart plastics erstmals vor. Gutes Timing, da zu diesem Zeitpunkt auch Handlungsbedarf im Motorenwerk in Österreich bestand und so die Verantwortlichen des Projekts „Smart Maintenance“ auf igus aufmerksam wurden. Als Hersteller von Energiekettensystemen und verlässlicher Partner bekannt, war die Anfrage zu smart plastics an igus schnell erledigt. Nach ersten Gesprächen zu dem Thema – sowohl mit den österreichischen Kollegen als auch mit den Konstrukteuren in Köln – starteten wenige Monate später im August 2016 die ersten Tests.

Doppelt sicher: Abrieb- und Bruchüberwachung

Zum Einsatz kommt bei diesem Betatest unter anderem die Abriebüberwachung isense EC.W („W“ für „wear“, zu Deutsch „Abrieb“): Ein im Öffnungssteg der e-kette verbauter Sensor-Chip misst fortlaufend den Zustand der gleitenden e-kette während des Verfahrweges: Ist der Abrieb so weit fortgeschritten, dass das Ende der Lebensdauer der Kette naht, meldet sich der Sensor und löst ein Signal aus. Der Abrieb der Energieketten aus Hochleistungskunststoffen ist hier allerdings noch nicht so weit fortgeschritten, dass es schon mal zum Ernstfall einer Meldung kam.

Viel entscheidender ist hier der Einsatz der isense EC.B Module („B“ für „break“, zu Deutsch „Bruch“). Sie überwachen mithilfe eines Polymerdrahts im Innern der Energiekette sowie einer Sensoreinheit den Zustand der Kette. Hier kam es in der Vergangenheit dazu, dass es bei optischen Kontrollen der Energiekettensysteme keine Beanstandungen gab, aber zwei Wochen später die Kette ausfiel. Durch die Bruchüberwachung kann dies verhindert werden. Zu Beginn der Betaphase musste jedoch noch viel Feintuning betrieben werden. Denn die Temperatur in einer Werkshalle hat großen Einfluss auf die Länge der Kette und damit auch auf die Vorspannung des Polymerdrahts. Hier galt es, Grenzwerte zu bestimmen, um zwischen „normalen“ Ausdehnungen und tatsächlichen Zwischenfällen unterscheiden zu können.

Im österreichischen Motorenwerk wurden die isense Module von igus bereits zur Innovation des Monats gekürt. Derzeit gibt es Überlegungen und Planungen, rund 50 bis 60 Energiekettensysteme von igus mit der Bruchüberwachung auszurüsten. Bei den drei Testsystemen ist man auch jetzt schon an dem Punkt, dass die Anlage im Realbetrieb stehenbleibt und die zuständigen Maschineneinrichter handeln müssen. Nach einer Sichtkontrolle können sie entscheiden, ob es ein Fehlalarm war oder ob ein tatsächlicher Handlungsbedarf besteht. So können auch während der aktuellen Betaphase bereits teure Folgeschäden vermieden und die Portale sicher bewegt werden.

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