Maschinenstillstand: So vermeiden Fertigungsunternehmen effektiv kostspielige Ausfälle

FM Global – einer der weltweit größten Industriesachversicherer – zählte laut einer Studie 2018 232 Großschäden mit einem Schadenwert von jeweils über drei Millionen US-Dollar. In 28 Prozent der Fälle waren Anlagenausfälle und Maschinenstillstand der Grund.

Maschinenstillstand intelligent vermeiden

Für Instandhalter sind daher immer mehr Condition-Monitoring-Systeme und Predictive-Maintenance-Lösungen gefragt, die die Wartung planbar machen und ungeplante Ausfälle rechtzeitig verhindern. Igus hat dazu mit seinen smart plastics intelligente Lösungen für seine Energieketten, Leitungen und seine Gleitlagertechnik entwickelt.

Die Digitalisierung der Industrie ist längst weit fortgeschritten. Schnell ist das Produkt mit einem Klick online gekauft und in wenigen Minuten automatisch produziert. Doch immer mehr Daten bedeuten auch immer mehr Maschinen, die für einen automatisierten Prozess sorgen. Fällt nur eine Komponente aus, so steht die Produktion im schlimmsten Falle still.

Mithilfe von IoT, dem Internet of Things, sollen sich Maschinen und Bauteile vernetzen, miteinander kommunizieren und mögliche Fehlermeldungen anzeigen, sodass rechtzeitig gehandelt werden kann. Möglichkeiten dieser Vernetzung bieten auch die smart plastics. Als Hersteller und Lieferant von Komponenten aus Hochleistungskunststoffen für die Bewegung, wie Energieketten, Leitungen und Gleitlager, richtet Igus seine mechanischen Produkte immer mehr für den Einsatz in einer vernetzten und intelligenten Fabrik aus. Mit dem Ziel, die Wartung und Instandhaltung effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten.

Intelligente Komponenten senken das Ausfallrisiko

Die häufigste Ursache für einen Maschinenstillstand ist laut der Studie von FM Global eine unzureichende Instandhaltung. Viele Unternehmen nehmen in Zeiten florierender Wirtschaft oder in Krisenzeiten ihre Anlagen nicht für präventive Instandhaltungsmaßnahmen außer Betrieb. Ein solches Handeln trägt ein gewisses Risiko und funktioniert nur so lange, bis Probleme auftreten, die zu teuren Reparaturen, Umsatzeinbußen und potenziell zum Verlust von Marktanteilen führen können, wenn die Unternehmen ihre Aufträge durch einen Anlagenausfall oder Maschinenstillstand zu erfüllen nicht mehr in der Lage sind. Entsprechend wichtig ist die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance).

Igus hat dazu seine E-Ketten, Leitungen oder Kunststoffgleitlager mit Sensoren ausgestattet, die entweder den Zustand direkt überwachen oder mittels einer Datenanbindung für ebendiese Wartung eingesetzt werden können.

Zustandscheck auf Knopfdruck

Bei der Zustandsüberwachung geben die smart plastics eine Auskunft über den Verschleiß der Komponente selbst. Sie melden sofort den Eintritt eines unerwarteten Betriebszustandes, schalten sich ab oder geben Alarm. Bei einer neuen smarten Linearführung erfolgen Funktions- und Verschleißtest beispielsweise einfach auf Knopfdruck. Ein Sensor, der in die Lagerfläche integriert ist, gibt dabei Auskunft über den Zustand. Das Aufblinken einer grünen LED bestätigt den störungsfreien Arbeitsprozess des Linearschlittens, die rote empfiehlt einen Lagertausch.

Ein ähnliches Prinzip nutzen smarte Gleitlager. Die gemessenen Daten der Sensoren lassen sich jedoch auf unterschiedliche Arten seitens der Maschinen- und Anlagenbetreiber integrieren. Hierzu bietet der Hersteller drei Ausleseeinheiten an: Entweder kann der Anwender alle Steckstellen manuell auslesen oder er installiert eine Kontrolleinheit mit Rot/Grün-Anzeige an der Maschine, die Auskunft über den Zustand der Gleitlager gibt.

Eine weitere Möglichkeit ist die Anbindung an ein spezielles Funkmodul, das Sensordaten drahtlos an ein Kommunikationsmodul sendet. Von hier aus ist die Integration der Daten an das IoT, das Cloudsystem oder an das Kundennetzwerk leitungsgebunden möglich. Auch in Energieketten und Leitungen setzt igus auf Sensoren.

So lassen sich Energieketten, die auf Kranen in Häfen, in Stahlwerken oder im Bergbau zum Einsatz kommen, beispielsweise mit einem neuen Sensor (EC.PR) ausstatten. Er misst die Zug- und Schubkräfte in gleitenden Anwendungen auf langen Verfahrwegen und gibt im Notfall eine Abschaltempfehlung. Sensoren der Serie EC.B ermöglichen eine Brucherkennung an der E-Kette, EC.W-Sensoren messen den Verschleiß des Öffnungssteges und Sensoren der Serie CF.P nehmen eine Zugkraftmessung der Leitungen vor.

Überwachung verhindert teure Schäden und Maschinenstillstand

Durch den Einsatz der smart plastics-Zustandsüberwachung schaltet sich die Anlage selbstständig ab und verhindert damit teure Folgeschäden oder Totalschäden. Die Reparatur kann schnell erfolgen, sodass die Produktion meist zügig wieder anlaufen kann. So lassen sich lange und teure Anlagenstillstände vermeiden, und das zu einem im Verhältnis zum Anlagenpreis geringen Investitionsvolumen.

Mit IoT vorausschauend planen

Soll die Wartung vorausschauend und damit planbar gemacht werden, lassen sich die Sensoren auch jederzeit über das Kommunikationsmodul integrieren. Denn erst die intelligente Vernetzung der einzelnen Komponenten schafft eine solide Grundlage für prospektive Wartungskonzepte. Basierend auf diesen Daten können Aussagen zum Zustand der jeweiligen Komponente getroffen werden, woraus sich Konzepte für eine punktgenaue Wartung schon im Vorfeld ableiten lassen.

Defekte an Bauteilen werden unmittelbar erkannt – noch bevor sie entstehen. Das minimiert Schäden und reduziert Stillstandszeiten. Für die Integration der Daten kann der Anwender mehrere Wege gehen: Entweder er bindet die Sensordaten in sein firmeneigenes Netzwerk ein, um den Zustand zu überwachen, oder er nutzt das IoT und vernetzt sich mit der Igus-Cloud, wodurch er aktuelle wie präzise Angaben und Berechnungen zur Lebensdauer seines eingesetzten Produkts erhält.

Livedaten sind jederzeit über ein Dashboard oder per E-Mail/SMS abruf- und einsehbar, Ersatzteilbestellungen bei einer Anbindung an ein ERP-System automatisch möglich. Wartungen können vorab geplant und Spezialteams rechtzeitig zusammengestellt werden. Das spart auf lange Sicht nicht nur Kosten ein, sondern unterstützt Schichtleiter wie Wartungscrews und reduziert den Aufwand für die Lagerhaltung.

Eine Investition, die sich schnell rentieren kann – durch prädiktive Instandhaltung gelang es beim Unternehmen Tata Steel in Indien, den angedachten Austausch einer 240 Meter langen E-Kette im Wert von rund 40.000 Euro zu vermeiden.

Integrations- und Wartungsservice

Bei der technischen Auslegung und Umrüstung einer Anlage mit smart plastics unterstützen Igus-Experten Anwender bei der Planung, Durchführung, Montage und Integration der Sensordaten. Zusätzlich bietet igus einen Wartungsservice an. Wartungstechniker prüfen regelmäßig mechanische Funktionen, kontrollieren Verschraubungen, bewerten Verschleißteile und beseitigen Verunreinigungen.

Der Autor Richard Habering ist Geschäftsbereichsleiter smart plastics bei Igus.

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