Monitoring und Predictive Maintenance mit smart plastics

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4 Minuten Lesezeit
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Moderne Verpackungsmaschinen für Toastbrot und ähnliche Produkte verarbeiten bis zu 80 Brote pro Minute. Die beweglichen Teile der Maschinen werden stark belastet und müssen deshalb permanent überwacht werden. Mit smart plastics können die Steuer- und Messleitungen in Energieketten vor Aderbrüchen bewahrt werden.

Die Herausforderung: Hoher Durchsatz einer Verpackungsmaschine bewirkt kostenintensive Ausfälle

Geschnittenes und verpacktes Toastbrot ist für viele Haushalte ein Alltagsprodukt. Doch dahinter verbirgt sich eine recht aufwändige Technologie. Das Brot muss schonend geschnitten sowie sicher verpackt und verschlossen werden. Die GHD Georg Hartmann Maschinenbau zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Anlagen zum Schneiden und Verpacken von Lebensmitteln. Dabei kommt es neben Präzision auch auf die Geschwindigkeit an. Die modernsten Maschinen wie die GBK 440 verpacken zum Beispiel bis zu 80 Toastbrote pro Minute, also eines in weniger als einer Sekunde. Sie arbeitet deshalb mit einem hohen Hub in einem vergleichsweise kleinen Bauraum. Vor allem die Energieketten mit den Leitungen der Energieversorgung sowie Steuer- und Messleitungen werden durch die schnellen Bewegungen stark belastet. Alle Kabel müssen deshalb für einen minimalen Biegeradius von nur 63 Millimetern optimiert werden. Das stellt hohe Anforderungen an die Qualität der benutzten Leitungen. Doch leider lassen sich Aderbrüche nicht ganz vermeiden. Sie führen zu einem kostenintensiven Ausfall, da der hohe Durchsatz sich schnell zu großen Produktionsrückständen addiert. Deshalb wünschte sich GHD ein Warnsystem, mit dem Ausfälle bereits im Vorfeld erkannt und somit vermieden werden. Sie beauftragte die igus GmbH, ein Hersteller von schmierfreien Hochleistungskunststoffen und ausfallsicheren Energieführungen mit der Implementation des Systems.

Die Lösung: smart plastics – intelligente Leitungen, die ihren Status melden

Für Energieketten, Leitungen und Gleitlagerprodukte hat igus eine Produktfamilie entwickelt, bei denen Sensoren die Kunststoffkomponenten intelligent machen. Der Oberbegriff ist smart plastics. Das Prinzip ist einfach zu verstehen: Intelligente Sensoren erfassen den Zustand der beteiligten Komponenten und melden diesen an das i.Cee Modul, das die Daten weiterleitet – zum Beispiel in die Cloud. Mit dem CF.Q-Modul verwirklicht igus die Leitungsüberwachung, um Kabelbrüche zu vermeiden – etwa bei der Brotverpackungsmaschine von GHD Hartmann. 

Das Prinzip des Überwachungssystems: Es geht davon aus, dass zwei Leitungen aus einer Produktionscharge sich gleich verhalten bei Belastung und deshalb auch gleichzeitig von Aderbrüchen bedroht sind. Also wird die notwendige Messeleitung mit einer zweiten, identischen Leitung ergänzt. Das System überwacht kontinuierlich die zwei zusätzlichen Adern. An Messungen der Schub- und Zugkräfte sowie der elektrischen Eigenschaften erkennt das Gerät einen beginnenden Aderbruch in einem sehr frühen Stadium. 

igus hat dafür eine große Zahl an Daten aus Belastungsprüfungen sowie historischen Daten aus unterschiedlichen Einsatzszenarien gesammelt. Sie dienen als Vergleichswert für die Prognose. Die Software kann deshalb genau vorhersagen, wie viele Arbeitszyklen eine Kette noch ohne Ausfall bewältigen kann. Anhand der gleichzeitig ermittelten Prozessdaten eine Vorhersage für die verbleibende Anzahl an Einsatztagen der Kette möglich, sodass Unternehmen Wartung und Austausch präzise planen können. 

Das Ergebnis: Früherkennung von Aderbrüchen und verlängerte Wartungsintervalle

Das CF.Q-System von igus ist fester Bestandteil des Verpackungsautomaten GBK 440. Es ermöglicht eine deutliche Verlängerung der Abstände zwischen zwei Wartungen. Alle Daten werden in der Kundensteuerung ausgewertet und über Meldungen auf dem Human Machine Interface (HMI) ausgeben.

Mit diesem Konzept ist es möglich, die eingesetzten Leitungen weit über das Garantieende hinaus zu betreiben. Das nutzende Unternehmen spart damit mehrere Tausend Euro Wartungskosten pro Jahr. Dank der modernen Technologie von i.Sense CF.Q werden Aderbrüche erkannt, bevor sie entstehen. Dadurch spart das System dem Anwender hohe Ausfallkosten.

 

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