Vorausschauende Wartung mit intelligenten Kunststofflösungen

Weil in der Industrie die vorausschauende Wartung immer wichtiger wird, entwickelt der Kölner Spezialist für Kunststoffgleitlager seit einigen Jahren die sogenannten Smart Plastics. „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. Intelligent machen die unterschiedlichen Sensoren und Überwachungsmodule aber auch Leitungen, Linearführungen und Rundtischlager. Sie erfassen unter anderem im laufenden Betrieb den Verschleiß und geben bei Bedarf Alarm. „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“, erläutert Blaß. So ist es möglich, ungeplante Anlagenstillstände und damit teure Produktionsausfälle zu vermeiden.

Durch die Vernetzung mittels Igus Communication Modul (Icom) ist die Online-Statusanzeige mit Alarmierungsmöglichkeit, zum Beispiel über PC, Tablet oder Smartphone ebenso möglich wie eine direkte Integration in die unternehmensweite Infrastruktur. Diese Smart Plastics sagen bereits heute die Lebensdauer in zahlreichen Kundenanwendungen voraus. Und der Hersteller entwickelt sie kontinuierlich in enger Abstimmung mit seinen Kunden weiter, wie Interessierte auf der Hannover Messe 2018 in Halle 17, Stand H 04, feststellen können. So sind beispielweise die verbesserten Isense-Module mit einem seriellen Interface ausgestattet und lassen sich einfach im Schaltschrank integrieren. Ein Datenlogger erlaubt die Speicherung der Werte auf einer SD-Karte. Die gemessenen Daten verschiedener Isense-Systeme werden schließlich kabellos an das Icom-Modul gesendet, zusammengefasst und aufbereitet. Der Kunde hat dabei die Wahl aus verschiedenen Konzepten der Integration in die eigene Infrastruktur. So besteht die Möglichkeit, dass das Icom die Daten der Sensoren an einen PC schickt oder die Daten über den Computer in die vorhandene Softwareumgebung und Intranetlösung integriert.

Darüber hinaus ist eine Anbindung an das Datacenter möglich. In diesem Fall werden die Wartungsempfehlungen via Machine Learning und KI-Algorithmen ständig mit den Erfahrungen aus vielen laufenden Anwendungen, beispielsweise aus dem 2.750 Quadratmeter großen Testlabor, abgeglichen und präzisiert. Bereits im Vorfeld können die Kölner Spezialisten durch diese zahlreichen Tests, die in die Online-Lebensdauerrechnern einfließen, recht genau vorhersagen, wie lange beispielsweise eine E-Kette in der jeweiligen Anwendung zuverlässig arbeitet. Durch die Isense-Komponenten erhält der Kunde zusätzliche Sicherheit durch ein permanentes Lebensdauer-Update. Denn es bezieht die jeweils aktuellen Umgebungsbedingungen der laufenden Anwendung mit ein. Gewartet und ausgetauscht wird nur dann, wenn es wirklich notwendig ist. Das spart Zeit und Instandhaltungskosten.

Ein österreichischer Motorenhersteller setzt bereits seit 2016, also dem Jahr der erstmaligen Produktvorstellung, auf die intelligenten Kunststoffprodukte. Bei dem Motorenhersteller laufen die eingesetzten Energiekettensysteme an den Portalen 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 deshalb auf Kunststoff-Energieketten. Doch das sind nicht die einzigen Vorteile. Auch die Intelligenz der Smart Plastics kommt zu Zuge, seitdem die ersten Tests des Projekts Smart Maintenance bei dem Hersteller im August 2016 gestartet wurden.

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 deshalb 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 lässt sich dies verhindern. 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 bereits zur Innovation des Monats gekürt. Derzeit gibt es Überlegungen und Planungen, rund 50 bis 60 Energiekettensysteme 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 lassen sich auch während der aktuellen Betaphase bereits teure Folgeschäden vermeiden und die Portale sicher bewegen. aru