Hannover Messe 2018: Smart Products

Schlaue Produkte auf der Hannover Messe 2018

| Autor: Reinhold Schäfer

Eine smarte Fertigung erfordert auch schlaue Produkte.
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Eine smarte Fertigung erfordert auch schlaue Produkte. (Bild: Pilz)

Auch bisher elektroniklose Produkte, wie beispielsweise Energieketten, kann man durch Einbau eines Sensors zu einem Smart Product machen. Auf der diesjährigen Hannover Messe werden deshalb zahlreiche Produkte zu sehen sein, die dadurch intelligent genug werden, um den Ansprüchen an Industrie 4.0 und an eine smarte Fertigung zu genügen.

Allerorten ist zu hören, dass es smarter Produkte bedarf, um Industrie 4.0, also die Digitalisierung der Produktion, zu verwirklichen. Doch wie müssen diese Produkte im Einzelnen aussehen und was haben die Unternehmen da schon entwickelt? Schon vor einigen Jahren begannen Firmen damit, ihre Produkte durch Einbau von Sensoren und digitalen Schnittstellen für den Einsatz in einer modernen Produktion aufzurüsten.

So hat beispielsweise der Motion-Plastics-Experte Igus in seine Energieketten Sensoren eingebaut, die den Verschleiss messen, um so rechtzeitig einen notwendigen Austausch an das Wartungspersonal zu melden. Und auch in diesem Jahr ergänzt der Hersteller sein Produktportfolio um eine Energiekette mit optional eingebautem Sensor, die er erstmals auf der diesjährigen Hannover Messe vorstellt.

Bei der Energiekette handelt es sich um das System P4, das in über 1000 Kran- und Portalanwendungen weltweit eingesetzt werde. Mit Verfahrwegen bis 800 m, hohen Geschwindigkeiten von über 5 m/s und mehreren Millionen Zyklen mit geringen Vibrationen und Verfahrgeräuschen versieht die P4-Rollenkettenserie dort ihren Dienst.

Mittels im Kettenglied integrierter Rollen werde die Reibung auf ein Minimum reduziert und die Lebensdauer maximiert. Durch Versatz zwischen Obertrum und Untertrum werden die Kunststoffrollen nicht überrollt, sondern rollen aneinander vorbei, um einen besonders ruhigen Lauf zu ermöglichen, so der Hersteller. Daraus resultierend sinke der Reibwert und die Antriebsleistung reduziere sich um 57 %.

In jeder Verbindung der Kettenglieder befindet sich eine Lagerstelle für eine Schwenkbewegung. Diese wurde jetzt neu mit einem wartungsfreien Gleitlager aus Hochleistungskunststoffen ausgestattet und damit die Lebensdauer mehr als verdoppelt.

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Sensor ermöglicht intelligente Vernetzung und vorausschauende Wartung

Optional kann nun die neue P4.1 mit smarten Überwachungssensoren, beispielsweise mit einem Verschleisssensor für die neu eingesetzten Gleitlager, ausgestattet werden. Dieser kann ab einer definierten Verschleissgrenze ein Signal an das Igus-Kommunikationsmodul (Icom) ausgeben, mit dem die Wartung vorausschauend geplant werden kann.

Je nach Kundenwunsch können die Daten des Icom unterschiedlich genutzt werden: Mit einer direkten Einbindung in die vorhandene Softwareumgebung und Intranetlösung für eine reine Wartungsmeldung oder mit der Anbindung an das Igus-Datacenter für eine intelligente und dynamische Lebensdauervoraussage. In diesem Fall werden die Wartungsempfehlungen via Machine Learning und KI-Algorithmen ständig mit den Erfahrungen aus vielen laufenden Anwendungen abgeglichen und präzisiert.

Durch die intelligente Vernetzung der P4.1-Rollenkette kann der Instandhalter jederzeit an jedem Ort auf die Lebensdauerdaten der Energiekette zugreifen.

„Ganz gleich, ob es sich nun um die intelligente Drylin-Linearführung, die intelligente Energiekette oder die intelligente Leitung handelt, die integrierten Sensoren überwachen die Produkte und warnen rechtzeitig vor einem Ausfall“, so Harald Nehring, Prokurist Energiekettensysteme bei Igus in Köln.

Ein starkes Doppel für die Industrie

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Ein starkes Doppel für die Industrie

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Auf der ständigen Suche nach Verbesserungsmöglichkeiten erregte der ABB Ability Smart Sensor die Aufmerksamkeit des mittelständischen Pumpenherstellers Egger. Diese 2016 von ABB entwickelte Lösung revolutionierte nach Angaben von ABB die Wartungslogistik von Motoren, indem sie drohende Probleme durch Fernüberwachung frühzeitig erkennbar machte. Damit konnten Wartungsarbeiten erstmals prophylaktisch durchgeführt und die Stillstandszeiten reduziert werden.

Nachdem die Sensoren speziell auf die Erfordernisse von Pumpen zugeschnitten wurden, können nun auch Daten wie Pumpendrehzahl, Unwucht oder Kavitation ausgelesen werden. Über ein Gateway werden sie an die ABB Ability Cloud übertragen. Von dort können sie entweder über eine App aufgerufen oder weiterverarbeitet werden. Somit lassen sich in Zukunft Cloud-basierte Services anbieten.

Wie Jonas Spoorendonk, weltweit zuständig für den ABB Ability Smart Sensor, erklärt, ist ABB eigentlich nur der Lieferant der Hardware und der Cloud-Services. Partner wie Egger hingegen treten mit den Kunden in Kontakt und realisieren somit ihre eigenen, neuen Geschäftsmodelle.

Massedurchflussmesser basiert auf volldigitaler Elektronik-Plattform

Neben der Weiterentwicklung des Smart Sensors kündigte ABB für die Hannover Messe die neuen thermischen Massedurchflussmesser der Baureihe „Sensy-Master“ an, die die Modelle der Baureihe „Sensy-Flow“ ablösen sollen. Wie Reinhard Poft, zuständig für die Durchflussmesstechnik im Business Development bei A ABB, erklärt, basieren die neuen Geräte auf dem Prinzip des Heissfilm-Anemometers und zeichnen sich durch eine kurze Ansprechzeit, einen sehr grossen Messbereich bei gleichzeitig einfachem und robustem Aufbau aus.

War das Vorgängermodell noch analog, erleichtert nun die Digitalisierung dem Anwender die Nutzung. So ermöglicht etwa das eingebaute „Sensor Application Memory“ eine redundante Datenspeicherung, was bei einem Elektroniktausch keine Neukalibrierung erforderlich macht. Neben vier vorkonfigurierten Messapplikationen können zudem weitere Applikationen ausgewählt werden.

Sensorik und Schwingungsanalyse integriert in Linearführungen

Schaeffler integriert Sensorik und Schwingungsanalyse in Linearführungen und bietet mit diesen Mechatronikkomponenten eine automatisierte Nachschmierung. Die 2017 schon für Rollenumlaufeinheiten realisierte Funktion ist nun auch für Kugelumlaufführungen erhältlich und wird auf der Hannover Messe gezeigt. Und der Benefit geht laut Schaeffler weit über die reine Nachschmierfunktion hinaus.

Die Möglichkeit, die Schmierung und Überwachung des Schmierzustandes von Profilschienenführungen komplett automatisieren zu können, bedeutet für Betreiber und Hersteller von Produktionsmaschinen einen grossen Fortschritt. Denn für Betreiber entfallen damit eventuell noch manuell durchgeführte Schmierarbeiten, während Maschinenhersteller nicht mehr von den manchmal eingeschränkten Steuerungsmöglichkeiten einer Zentralschmieranlage abhängig sind.

Im Gegensatz dazu erfolge mit Schaeffler Dura­sense die Nachschmierung für jede einzelne Linearachse belastungs- und bedarfsgerecht. Die Auswerteelektronik ermögliche die Überwachung von bis zu sechs Laufwagen pro Achse. Sowohl bei den sechs- und vierreihigen Kugelumlaufführungen Kuse und Kuve als auch bei den Rollenumlaufführungen Rue kann die Position des Sensors am Laufwagen frei gewählt werden: links oder rechts am Laufwagen beziehungsweise links oder rechts vom Kopfstück.

Sowohl Mangelschmierung als auch Überfettung sollen mit der Sensoreinrichtung zuverlässig vermieden werden, die Maschinenlaufzeiten seien verlängert und die Ausfallrate reduziert. Falls die Nachschmierung versagen sollte, zum Beispiel aufgrund eines defekten Schmieraggregates, undichter Schläuche oder verstopfter Schmiernippel, erkenne das System dies zuverlässig. Eine aufwendige Überwachung mittels Drucksensoren, wie sie bei Zentralschmieranlagen eingesetzt wird, sei nicht notwendig.

Das neue System schütze so auch stark verkettete Anlagen vor sehr teuren Stillständen. Durasense ist für all jene Branchen von grosser Bedeutung, in denen es auf maximale Maschinenverfügbarkeit ankommt, erklärt der Hersteller. Dies betreffe besonders die Fertigungslinien der Automobilhersteller sowie viele „Bewegungsachsen“ in der Intralogistik, der Nahrungsmittel- und Verpackungsindustrie und in der automatisierten Montage und Handhabung.

Als 2011 das erste Mal auf der Hannover Messe von Industrie 4.0 zu hören war, dachte noch keiner daran, welche Auswirkungen das haben werde und was dazu alles nötig sein würde. Doch von Forschern der TU Darmstadt wurde vor über fünf Jahren wohl als eines der ersten Produkte eine Schraube mit einem Sensor versehen.

„Es gab bislang keine wirklich überzeugenden Methoden, um Sensoren anzubringen“, erklärte damals Matthias Brenneis, der die Schraube, aufbauend auf einem Vorgängerprojekt am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen, erfand und entwickelte. „Klebeverbindungen lösen sich leicht wieder, insbesondere in einer ,echten‘, rauen Produktionsumgebung.“ Zudem lieferten aussen angebrachte Sensoren eben Messwerte „von aussen“, die jedoch von den tatsächlich im Inneren einer Maschine oder eines Bauteils wirkenden Kräften abweichen könnten.

Einfaches Konstruktionselement wird zur Kraftmessschraube

Die Schraube durchlief mehrere Stadien, wurde kleiner, nähert sich der Marktreife und ist patentiert. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie war überzeugt von der neuen Technologie und nahm das Projekt ins „Exist-Forschungstransfer“-Programm auf. Für 18 Monate wurde die Weiterentwicklung der Sensorschraube mit Fördergeldern unterstützt – bis zur Produktion. Erste Auftraggeber nutzen die Technologie bereits im Rahmen von Pionierprojekten.

2013 wurde aus dem Projekt als Ausgründung das Unternehmen Consenses gegründet, um diese Schrauben zu vermarkten. Die Produkte des Herstellers sind einfach zu integrieren. Die patentierten Kraftmessschrauben ersetzen konventionelle Schrauben und liefern hochpräzise Kraftsignale aus dem Inneren mechanischer Konstruktionen, heisst es. Weggeber und Beschleunigungsaufnehmer werden magnetisch fixiert oder durch eine Zentralschraube montiert.

Dieser Beitrag ist zuerst auf unserem Partnerportal maschinenmarkt.vogel.de erschienen

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