Schuler: Vernetzung in der Umformtechnik Digitalisierte Presswerke flexibel und prozesssicher

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Eine Smart Factory ist auch für Unternehmen in der umformenden und Blech bearbeitenden Industrie inzwischen zu verwirklichen. Transparente Abläufe, schnelle Analysen bei Fehlfunktionen, höhere Flexibilität in der Auftragsplanung und höhere Qualität sind die Vorteile.

Mit einem Blick auf das Handy den Kontostand zu überprüfen ist inzwischen nahezu selbstverständlich. Mithilfe von Apps die Funktion der Zentralheizung zu prüfen und den heimischen Mäh- oder Staubsaugroboter zu überwachen, ist ebenso bereits für viele Menschen üblich. Immer mehr Hausgeräte sind online. Inzwischen hat das Internet der Dinge auch in der Industrie Einzug gehalten. Zum Beispiel kann ein Unternehmer mit seinem Smartphone prüfen, ob die Anlagen in seinem Presswerk laufen.

So lassen sich unter anderem Presskraft und Hubfrequenzen einschliesslich historischer Daten jederzeit aus der Ferne abrufen. Die Informationen liefern Hinweise etwa auf falsch positionierte Werkzeuge und auf Schäden, die sich anbahnen. Die Kühl- und Schmierkreisläufe, die Temperaturen und Drücke im Kühl- und Schmiermittel können ebenfalls erfasst und dargestellt werden. Wichtige Parameter für das Antriebssystem sind neben Temperaturen zum Beispiel die elektrische Leistungsaufnahme.

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Einfach zu vernetzen

Bei aktuellen Maschinen ist ein Edge Gateway schon eingebaut, ältere Pressen lassen sich damit relativ einfach nachrüsten. Das ermöglicht, Maschinen- und Prozessdaten im Edge zu bearbeiten, bevor sie in einem zentralen Speicher abgelegt werden. Die Daten können auch mit Einverständnis des Betreibers über eine sichere Verbindung an ein Rechenzentrum übermittelt werden. Dort bereitet sie der Computer auf und visualisiert sie in möglichst anschaulichen Grafiken. Ungeplante Stillstände im Presswerk sind dadurch effektiv vermeidbar.

Eine weitere Chance für Transparenz schaffen in den Pressen installierte Kameras. Mithilfe ausgefuchster Software beobachten sie den Umformprozess. Dabei erkennen sie beispielsweise, wenn sich ein Stanzrest ins Werkzeug verirrt hat und es zu beschädigen droht, und stoppen die Anlage sofort. Dazu vergleicht die Software innerhalb Bruchteilen einer Sekunde den Ist- und den Soll-Zustand. Beim Pressenhersteller Schuler gibt es eine entsprechende Software unter der Bezeichnung Visual Die Protection.

Service per Datenbrille

Stehen die Pressen trotz dieser Sicherheitsvorkehrungen doch einmal still, müssen Pressenbetreiber längst nicht mehr in jedem Fall auf die stundenlange Anreise eines Service-Mitarbeiters warten. Mithilfe einer speziellen Software kann sich dieser nämlich sofort einen Eindruck vom Zustand der Anlage schaffen. Wie bei einem Video-Chat muss der Kunde dazu nur sein Smartphone auf die Maschine richten. Dank der Technologie der Augmented Reality kann der Experte direkt im Sichtfeld des Handy-Nutzers defekte Komponenten an der Presse markieren oder die Änderung einer Einstellung zeigen. Benutzt die Fachkraft an der Presse eine Datenbrille, hat er beide Hände frei, um das Problem selbst zu lösen. Meist lässt sich so ein Stillstand der Presse rasch beheben.

Dank digitalem Zwilling schneller Produktionsstart

Optimal ist, Umformprozesse und Abläufe einer Pressenlinie schon am Computer zu simulieren, bevor die Werkzeuge konstruiert werden. Das minimiert das Risiko eines Ausfalls bereits vorab. Auch die üblichen Abläufe innerhalb der Presse sind mithilfe ihres digitalen Zwillings lange vor dem Produktionsstart virtuell darstellbar. Erste Tests und Software-Anpassungen sind ebenfalls möglich. Das beschleunigt deutlich die Inbetriebnahme. Die virtuelle Inbetriebnahme hat einen weiteren Vorteil. Das Bedienpersonal kann sich am digitalen Zwilling schon vorab mit der Anlage vertraut machen. So ist bereits beim Aufbau der Pressenanlage eine Schulung an der Steuerung. Dabei entfällt auch das Risiko, Schäden durch eine Fehlbedienung zu verursachen. Sobald die Presse läuft, sind Trainings am virtuellen Abbild ebenfalls sinnvoll. Das vermeidet Stillstände und Produktionsunterbrechungen an der realen Anlage.

Elektronisch assistiert Werkzeuge einrichten

Elektronische Assistenten können den Produktionsstart zusätzlich beschleunigen. So gibt es Software, die auf mobilen Endgeräten oder auf der Pressensteuerung läuft und Schritt für Schritt mit Bildern und Videos das Einrichten der Werkzeuge erklärt. Die Bediener geben Daten zur Konstruktion und zum Aufbau der Werkzeuge ein. Daraus berechnet die Software optimale Bewegungskurven für Stössel und Transfer, die eine möglichst wirtschaftliche und produktive Umformung ermöglichen. Für einen lückenlosen Qualitätsnachweis in der laufenden Produktion steht die Funktion Track & Trace zur Verfügung. Jedes Bauteil wird mit einer eigenen ID versehen. Somit ist es zu unterschiedlichen Zeitpunkten und Produktstadien zurückverfolgbar. Zur ID sind alle wichtigen Informationen in einer Datenbank hinterlegt. So kann man im Nachgang nachvollziehen, aus welchem Coil das verarbeitete Bauteil stammt, unter welchen Parametern umgeformt wurde und welche Qualitätsmerkmale das Bauteil aufweist. Vom Pressenhersteller Schuler stehen diese Funktionen in der Software Digital Suite zur Verfügung.

Vollständig digitalisiertes Presswerk

Im Smart Press Shop in Halle (Sachsen-Anhalt) ist die Smart Factory im umformenden Betrieb bereits realisiert. Das Gemeinschaftsunternehmen des Automobilherstellers Porsche und des Maschinenherstellers Schuler betreibt eine Servo-Pressenlinie, eine Einarbeitungspresse und eine Laserschneideanlage für Platinen. Produziert werden Bauteile für Karosserien und die tragende Struktur von Automobilen. Vernetzt und digitalisiert ist das Presswerk mit den Softwarelösungen Track & Trace und Visual Die Protection. Die Pressenlinie Servoline 20, deren Pressen bei bis 20 Pressenhüben minütlich arbeiten, formt 40 Türen oder 80 Kotflügel pro Minute. In ihr überwachen Kameras den sogenannten Zieh­rand der Bauteile. Unter gleichbleibenden Bedingungen im Umformprozess bleiben die Form und die Abmessungen dieses Ziehrands weitgehend gleich. Erkennt die Software Unterschiede, deutet dies auf eine Abweichung bei Werkstoffeigenschaften, bei der Schmierung oder den Ziehkräften hin. Die Prozessüberwachung gibt in diesem Fall einen Hinweis an den Anlagenbediener. So kann dieser rechtzeitig korrigieren. Das vermeidet unnötigen, Kosten verursachenden Ausschuss und langwierige Nacharbeiten.

Kontinuierlich überwachen

Neben den Werkzeugen wird das in der Anlage zirkulierende Öl kontinuierlich überwacht, um die Alterung des Schmierstoffs zu ermitteln. Ziel ist es, das Öl erst dann zu wechseln, wenn sein Zustand dies auch wirklich erfordert. Dadurch erhöht sich in der Regel die Nutzungsdauer deutlich. Darüber hinaus ermöglicht die Überwachung, kurzfristige Änderungen der Öleigenschaften zu erfassen, die etwa auf eine Kontamination mit Wasser oder Fremdpartikeln hinweisen.

Digitale Dokumentation jederzeit verfügbar

Die Dokumentationen der gesamten Anlagen stehen zusätzlich in digitaler Form zur Verfügung. Das vermeidet langes Suchen. Die Dateien sind von jeder Bedienstelle mit HMI und Bildschirm sowie von mobilen Endgeräten abrufbar. Mit Letzteren arbeiten alle Mitarbeiter des Smart Press Shops. Damit sie Komponenten der Pressenanlage eindeutig und schnell identifizieren, sind die elektrischen und fluidtechnischen Bauteile der Anlage mit einem Data-Matrix-Code versehen. - kmu - SMM

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