Eine Publikation der Binkert Medien AG
Ausgabe 04/2016, 15.04.2016

Das grosse Credo: Produktivität steigern

Die «Hannover Messe» ist ein Veranstaltungsgefäss, das jedes Jahr wieder unterschied- lichste Leitmessen verschiedener Industriebranchen unter einem grossen Deckel vereint; aber allen Neuerungen in den diversen Sparten ist eines gemeinsam: Sie sollen den Anwender in die Lage versetzen, die Produktivität zu steigern. Die «Technische Rundschau» wirft im Vorfeld einen Blick auf ausgewählte Aussteller und deren Exponate.

(msc) Bevor der Messebesucher sich auf einzelne spezielle Produkte stürzt, macht es durchaus Sinn, sich an Gemeinschaftsständen einen Überblick über die aktuelle Technik zu verschaffen. Hier vorab zwei Beispiele dafür. Das erste befasst sich mit dem zentralen Thema der Hannover Messe 2016 (HMI), Industrie 4.0.

Das Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK ist einer von etwa 100 Ausstellern, die ihre Lösung für die Fabrik der Zukunft vorstellen. «Wir verstehen darunter eine Produktionsorganisation ohne starre Pläne und feste Verkettungen, die das menschliche Koordinations- und Entscheidungsvermögen zu einem zentralen Bestandteil der Ablaufsteuerung macht», erklärt Eckhard Hohwieler, Leiter der Abteilung Produktionsmaschinen und Anlagenmanagement am IPK.

Den Experten vom IPK geht es darum, Vorbehalte gegen Industrie 4.0 und Vorstellungen von menschenlosen Werkhallen zu relativieren. Im Gegenentwurf der Berliner Wissenschaftler liegt in der Fabrik 4.0 die Entscheidungsgewalt über den Fertigungsablauf beim Mitarbeiter – wobei leistungsfähige Werkzeuge seine Entscheidungsfindung unterstützen. Der Ansatz des IPK dezentralisiert die Produktionssteuerung, wobei jeder Beschäftigte Verantwortung übernimmt und so an der Flexibilisierung der Prozesse und Individualisierung der Produkte beteiligt ist. IT-getriebene Werkzeuge sorgen dafür, dass Mitarbeiter auf allen Hierarchieebenen zu jeder Zeit genau die Informationen erhalten, die sie benötigen, um ihren Teil zur termingerechten Fertigstellung des Produkts beitragen zu können – vom Prozessmanagement über die Produktionsplanung bis hin zur Endmontage.

Das entsprechende Szenario, welches das IPK mit Partnerunternehmen in Halle 17 auf Stand C18 präsentiert, zeigt dies am Beispiel einer Zahnradfertigung und gibt damit einen spannenden Einblick in die Fabrik der Zukunft.

Beispiel 2: Der AMA Verband präsentiert sich mit 21 Ausstellern auf dem «AMA Zentrum für Sensorik und Messtechnik» in Halle 11 der Hannover Messe. Die Spezialisten für Sensoren und Messtechnik stellen im Bereich der «Industrial Automation» neue Produkte und Lösungsansätze aus Sensorik und Messtechnik in der Automation vor. Die Messebesucher lädt der Verband ein zu Fachgesprächen über innovative Lösungen in der industriellen Automation. Interessierte erhalten hier einen Überblick über aktuelle Entwicklungen, Trends und Lösungen aus der Sensorik und Messtechnik. Die Aussteller informieren zudem über einzelne Sensorelemente, über spezielle Sensoren, komplexe Sensorsysteme, spezifische Messtechnik sowie System- und Komplettlösungen.

Smarter Sensor für vorausschauende Wartung Laut ABB ist es bislang aufwendig und teuer, Niederspannungsmotoren zu überwachen und vorausschauend zu warten. Der auf der Messe präsentierte smarte Sensor soll die präzise terminierte vorausschauende Wartung unter Einbezug des Internets der Dinge leicht und kostengünstig ermöglichen und so generell neue Geschäftsmodelle für die Wartung von Niederspannungsmotoren ermöglichen. Er teilt nämlich selbst mit, wann eine solche fällig ist. Das Schlüsselelement hierfür ist ein kleines, smartes Sensortag mit einer drahtlosen Kommunikationsschnittstelle, das am Motor angebracht ist. Die Sensortags können ab Werk angebracht oder bei montierten Motoren nachgerüstet werden. Das smarte Sensorsystem liefert Informationen zu den Betriebsparametern wie Vibrationen, Temperatur oder Überlastung und ermittelt den Energieverbrauch auf ± 10 Prozent genau. So kann beispielsweise über ein Smartphone eine detaillierte, umfassende und kostengünstige Zustandsanalyse für den Motor erstellt werden.

Arburg präsentiert das eigene Konzept der Smart Factory in einer praktischen Umsetzung. Konkret geschieht dies anhand der informationstechnisch komplett vernetzten und durchgehend automatisierten Fertigungslinie. In dieser werden Büroscheren «live» entsprechend dem Wunsch des jeweiligen Messebesuchers individualisiert produziert. In dieser Linie sind eine Spritzgiessmaschine und ein Freeformer für die additive Fertigung über einen Sieben-Achs-Roboter verkettet. Die Prozess- und Qualitätsdaten werden vom Arburg Leitrechnersystem (ALS) erfasst und in der Cloud archiviert. Über eine spezifische Internetseite sind für jedes einzelne Teil die Daten jederzeit mit mobilen Endgeräten abrufbar.

«Für diese Aufgabe kombinieren wir Spritzgiessen, additive Fertigung und Industrie-4.0-Technologien in einem flexibel automatisierten, cyberphysischen Produktionssystem», erläutert Heinz Gaub, Arburg-Geschäftsführer Technik.

Mit verschiedenen neuen «Mapp»-Komponenten unterstützt B&R die modulare, schnelle und sichere Programmierung von intelligenten vernetzten Maschinen und Anlagen im Sinne von Industrie 4.0. Mit der neuen «Mapp CodeBox» können zum Beispiel Maschinenfunktionen ergänzt oder abgeändert werden, ohne dass das ursprüngliche Automatisierungsprojekt geändert werden muss. Die neue, vollständig auf Webtechnologien basierende Visualisierungssoftware «Mapp View» stellt alle notwendigen Funktionen für die Mensch-Maschine-Kommunikation in der intelligenten Fabrik zur Verfügung. Jeder Automatisierungstechniker soll damit Maschinenvisualisierungen erstellen können, die unabhängig von Ausgabegerät und Betriebssystem angezeigt werden.

Die Sensorspezialisten von Baumer zeigen ihre neuen kompakten, lagerlosen Absolut-Drehgeber «EFM500», die eine leistungsstarke Alternative zu klassischen Pancake Resolvern darstellen. Mit einer Single­turn-Auflösung bis 22 Bit und digitaler Signalübertragung tragen die magnetischen Absolut-Drehgeber den steigenden Anforderungen hinsichtlich der Regelgüte drehzahlgeregelter Antriebe Rechnung. Damit schliessen sie laut Hersteller die Lücke zwischen den Resolvern mit ihrer eingeschränkten Signalgüte und hochauflösenden, höherpreisigen optischen Absolut-Drehgebern.

Igus, allgemein bekannt für Energieketten, Lager und Rollen aus Kunststoff, stellt eine neue intelligente Roboterleitung vor, die sich permanent selbst überwacht. Werden bestimmte Parameter überschritten, warnt die Leitung im laufenden Betrieb den Anwender vier Wochen vor einem drohenden Leitungsausfall. So kann der Austausch der Leitung geplant erfolgen. Das reduzierte Risiko ergibt eine verbesserte Anlagenverfügbarkeit.

Die Lasersensoren «OptoNCDT 1420» von Sensorspezialist Micro-Epsilon sind mit ihrem Smartsensorkonzept, der hohen Messgenauigkeit – selbst bei Messraten von bis zu 4 kHz –, dem integrierten Webinterface und der kompakten Bauweise weltweit einzigartig. Diese Lasersensoren arbeiten nach dem Triangulations-Prinzip und erfassen berührungslos Weg, Abstand und Position. Sie verfügen über eine intelligente Oberflächenregelung. Die Auto-Target-Compensation (ATC) sorgt laut Hersteller auch dann für stabile Ergebnisse, wenn die Oberfläche des Messobjekts ihre Farbe oder Helligkeit wechselt. Kleinste Bauteile und Details können dadurch sicher und präzise erfasst werden.

Die Lasersensoren sind über ein intuitives Webinterface bedienbar. Bis zu acht benutzerspezifische Einstellungen des Sensors können in der Set-up-Verwaltung gespeichert und exportiert werden, wodurch die Parametrierung der Sensoren extrem schnell erfolgen kann.

Rexroth zeigt das neue, in Linearführungen integrierbare Messsystem IMS-A. Es erfasst die absolute Position der Achse auf +/- 4 µm genau. Durch das induktive Messprinzip arbeitet das System berührungslos und verschleissfrei. Die Massverkörperung kann durch externe Magnetfelder nicht gestört oder zerstört werden und das IMS-A ist unempfindlich gegenüber Vibrationen bis zu 10 G und Stössen bis zu 50 G. Seine Positionsauflösung beträgt bis zu 0,025 µm. Zusätzliche Temperatur- und Bewegungssensoren sind vorbereitend für zukünftige Anforderungen von Industrie 4.0 bereits eingebaut. Das System benötigt während eines Spannungsausfalls keine Pufferbatterien. Beim Einschalten der Maschinen nach einem solchen Spannungsausfall erfasst das Messsystem sofort die absolute Position der Achse mit hoher Präzision und meldet sie ohne Referenzfahrt an die Steuerung.

Der Automobil- und Industriezulieferer Schaeffler präsentiert im Rahmen der Sonderschau «Predictive Maintenance» mit der «Werkzeugmaschine 4.0» konkrete Schritte in Richtung vorausschauende Instandhaltung. Schaeffler hat das Maschinenkonzept gemeinsam mit DMG Mori und weiteren Partnern entwickelt. Die voll vernetzte Maschine stellt ausgehend von sensorisierten Komponenten von Schaeffler sowie einer Cloud-basierten Software und Auswerteeinheit einen konkreten Schritt in Richtung digitalisierte Produktion dar. Auf Basis des Schaeffler-Konzepts haben die Projektpartner zwei Innovationsmaschinen aufgebaut. Eine davon kommt bereits in der Serienproduktion eines Schaeffler-Werks im Segment Genauigkeitslager zum Einsatz. Vernetzt mit weiteren Maschinen entlang der digitalisierten Wertschöpfungskette testet Schaeffler die Tauglichkeit des Konzepts in der Praxis und gewinnt so konkrete Daten und Erkenntnisse für die Weiterentwicklung. Im Zentrum des Projekts steht die Fragestellung, wie Produktivität, Qualität, Lieferzuverlässigkeit und Bedienerfreundlichkeit in der Fabrik der Zukunft durch Digitalisierung erhöht werden können. Dabei spielen Lagerungen und Führungen in Werkzeugmaschinen eine entscheidende Rolle, da sie nicht nur für die Funktionsfähigkeit der Maschine, sondern auch für die Qualität des Werkstücks massgeblich sind.

Im Rahmen des Hightechforums «Autonome Systeme» des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) in Halle 2 zeigt der Spezialist für Spanntechnik und Greifsysteme Schunk seinen neuen Leichtbauarm für autonome Assistenzroboter. Der mobil einsetzbare Greifarm lässt sich intuitiv virtuell programmieren, reagiert optional auf Kollisionen und ermöglicht unmittelbar nacheinander unterschiedlichste Greifoperationen. Die gesamte Applikation wurde auf ROS-Basis programmiert.

Die Inbetriebnahme des «Powerball Lightweight Arms» und der 5-Fingerhand «Schunk K SVH» ist mit allen gängigen Webbrowsern möglich. Eine App, die auf handelsüblichen Smartphones, Tablets und PCs genutzt werden kann, stellt Schunk zur Verfügung. Um den Wechsel zwischen unterschiedlichen Einsatzorten zu beschleunigen, lassen sich komplette Prozeduren abspeichern, situationsabhängig aufrufen und an das jeweilige Einsatzszenario anpassen. Dank 24V-Technologie und vollständig integrierter Elektronik kann der Leichtbauarm mobil, beispielsweise auf fahrbaren Plattformen, genutzt und über Akku mit Energie versorgt werden.

Der ohne Fuss 12 kg wiegende Powerball Lightweight Arm «LWA 4P» verfügt über ein Eigenmasse-Traglast-Verhältnis von 2:1 und ist damit einer der leistungsdichtesten Leichtbauarme. Er deckt einen Greifradius von rund 700 mm ab und bietet eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,15 mm. Leichtbau und Torquemotoren der neuesten Generation sorgen für einen energieeffizienten Betrieb von durchschnittlich 80 W.

ABB
www.abb.de

HMI Halle 9 Stand D06

AMA
www.ama-zentren.de/hannover-messe

HMI Halle 11

Arburg
www.arburg.com

HMI Halle 7 Stand A28

B&R
www.br-automation.com

HMI Halle 9 Stand D28

Baumer
www.baumer.com

HMI Halle 9 Stand H22

Bosch Rexroth
www.boschrexroth.come

HMI Halle 17 Stand B38

Igus
www.igus.de

HMI Halle 16 Stand A18 und Halle 17 Stand H04

Micro-Epsilon Messtechnik
www.micro-epsilon.de

HMI Halle 9 Stand D05

Schaeffler
www.schaeffler.com

HMI Halle 17 Stand A37/38

Schunk
www.schunk.com

HMI Hightechforum, BMBF Halle 2



Arburg zeigt die automatisierte additive Fertigung: Ein Sieben-Achs-Roboter entnimmt die Werkstücke aus der Spritzgiesszelle und bestückt den Bauraum des Freeformers. (Bild: Arburg)


Alternative zu klassischen Resolvern: Der Absolut-Drehgeber «EFM500» von Baumer. (Bild: Baumer)


Der Lasersensor «OptoNCDT 1420» von Micro-Epsilon. (Bild: Micro-Epsilon)


Die Leitung von Igus meldet sich selbst, vier Wochen, bevor sie ersetzt werden soll. (Bild: Igus)


Das integrierte Messsystem «IMS-A» von Rexroth kombiniert das Führen und Messen; es erfasst die absolute Position und arbeitet präzise auch in rauem Umfeld. (Bild: Rexroth)


Der «Power-ball Lightweight Arm LWA 4P» lässt sich per App oder intuitiv von Hand programmieren und optional mit einer strombasierten Kollisionskontrolle ausstatten. (Bild: Schunk)


Schaeffler hat mit DMG Mori ein Maschinenkonzept «Werkzeugmaschine 4.0» entwickelt, das vom Sensor bis in die Cloud bestehende Technik mit digitalisierten Komponenten vernetzt; die erhobenen Daten werden sowohl lokal als auch in einer Schaeffler-Cloud ausgewertet. (Bild: Schaeffler)