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Umformen und Stanzen

Retrofit: Nachgerüstete Fitness

| Autor/ Redakteur: Reinhard Kluger / Frauke Finus

So unverwüstlich sie in der Mechanik sind, so schnell altern sie in der Elektronik: Pressen zum Stanzen und Biegen sind aber nach einem Lifting in Sachen Steuerung durchaus fit für die Zukunft. Gezieltes Retrofit erspart oft eine millionenteure Neuanschaffung.

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Ein Blick in die Zukunft: Regelmäßige Wartungsintervalle reichen nicht aus, um ungeplante Produktionsstillstände zu verhindern. Wichtiger ist, den Zustand der Produktionsanlagen zu überwachen und vorausschauend sich ankündigende Fehler zu entdecken. Mit Predictive Services for Presses ermöglicht Siemens die Konnektivität von Pressenstufen mit der Cloud, fundierte Analysen von Zustandsdaten und Fehlerquellen durch Experten und die automatisierte Auswertung durch eine künstliche Intelligenz.
Ein Blick in die Zukunft: Regelmäßige Wartungsintervalle reichen nicht aus, um ungeplante Produktionsstillstände zu verhindern. Wichtiger ist, den Zustand der Produktionsanlagen zu überwachen und vorausschauend sich ankündigende Fehler zu entdecken. Mit Predictive Services for Presses ermöglicht Siemens die Konnektivität von Pressenstufen mit der Cloud, fundierte Analysen von Zustandsdaten und Fehlerquellen durch Experten und die automatisierte Auswertung durch eine künstliche Intelligenz.
( Bild: Siemens )

Sentimentalität ist in der Fabrik nicht angesagt. Wer mit „die tut es ja noch“ eine Presse meint, kann mit seiner falschen Rührseligkeit großen Schaden anrichten, auch wenn die Maschine schon seit Jahren tagaus tagein ohne große Ausfälle klaglos produziert. Und die Vision Industrie 4.0 verschärft diese Situation weiter. Denn Pressen zum Stanzen und Biegen sind oft für die Ewigkeit gebaut, sprich robust geplant und oft mechanisch so überdimensioniert, dass man ihnen ihr Alter in der Praxis keinesfalls anmerkt. Und wie im richtigen Leben werden auch Maschinen nicht jünger, es hapert mit der Flexibilität, der Sicherheit und meist fehlen ihnen Eigenschaften, die es „damals“ noch nicht gab.

Stanzautomaten von Müller Weingarten sind solche Maschinen, auch 20 Jahre nach ihrer Auslieferung schätzen Blechfertiger diesen Typ. Zwar verrichtet die Mechanik nach wie vor weiterhin tadellos ihren Dienst, nur die Steuerung vieler Pressen ist in die Jahre gekommen. Ihre Industrie-PCs laufen teilweise noch mit x86-Prozessoren unter dem fast schon historisch zu nennenden Microsoft-Betriebssystem DOS. Ein klarer Fall für ein Steuerungs-Update.

Retrofit von Anlagen macht die Produktion zukunftssicher

Das aktuelle Betriebssystem heißt Windows 10 und Müller Weingarten gehört heute zu Schuler. Und so bietet der in Göppingen ansässige Pressenhersteller unter dem Namen „Schuler Mono Control“ einen Service an, der die Steuerungen für Stanzautomaten mit einer Presskraft zwischen 250 und 2000 t auf den neuesten Stand bringt. Auf 20 solcher Pressen, von denen einige auch mit elektronischem Transfer und elektronischem Walzenvorschub ausgerüstet sind, hat Schuler bereits das neue System installiert. „Dadurch erhalten unsere Kunden nicht nur die Gewissheit, auch in Zukunft noch Ersatzteile zu bekommen, sondern auch wesentlich bessere Diagnosemöglichkeiten bei Störungen“, bilanziert Dr. Martin Habert den Nutzen für den Betreiber. Stolz weist der für den Schuler Service verantwortliche Geschäftsführer auf die damit einhergehende bessere Usability der Maschinen hin: „Die neue Visualisierung und die größere Benutzeroberfläche erleichtern zudem die Bedienung.“ Ein solcher Jungbrunnen ist schnell durchlaufen. Das Update nimmt gerade einmal zwei Wochen in Anspruch. Positiver Nebeneffekt: Durch den eingebauten Fernwartungs-Zugang ist die Maschine auch für das Zeitalter der Industrie 4.0 vorbereitet. Schon heute löst Schuler neun von zehn Problemfälle aus der Ferne.

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Bei der neuen Steuerung können Servicetechniker jederzeit auf die Daten zugreifen, sie müssen nur noch selten vor Ort reisen, falls es in der Fertigung mal klemmen sollte. Das reduziert die Stillstandzeiten deutlich und erhöht damit die Produktivität. Und: An Systemen zur vorausschauenden Instandhaltung, dem „Predictive Maintenance“, arbeitet Schuler ebenfalls, um mit den anfallenden Sensordaten beim Betrieb der Anlagen die Wartung an den Pressen optimieren zu können.

Geplant versus unvorhergesehen: Kosten sparen beim Stillstand

Allein aus alt neu zu machen, ist es oft nicht getan. Da wachsen schnell die Wünsche bei den Anforderungen. Die „Neue“ soll nicht nur schneller sein, sie soll zudem auch mehr können als die Alte“. Wenn die Automatisierung einer Presse schon „geliftet“ wird, dann kann doch beim Retrofit die vorausschauende Wartung gleich mit drin sein. Die Pressanlage eines niederbayerischen Automobilherstellers ist dafür ein Beispiel für viele. Im Zuge eines umfassenden Retrofits hat man dort die elektrischen Komponenten und das CMS unter Betrachtung des Predictive Maintanance-Ansatzes erneuert, und zwar mit Hilfe Siemens-Experten.

Für Heinz-Joachim Zellmann, Senior Engineer bei Siemens, der das Projekt von Anfang an begleitete, war auch die Erneuerung des CMS ein logischer Schritt: „Da die Presse aufgrund des Retrofits damals sowieso stillstand und wir ihre einzelnen Komponenten erneuern mussten, lag es nahe, auch das CMS auf den neuesten Stand zu bringen. Es sorgt dafür, dass es nicht zu ungeplanten Stillständen der Anlage kommt, weil damit zum Beispiel Schäden am Antriebssystem frühzeitig erkannt werden können.“ Um Potenzial für eine vorausschauende Instandhaltung bei installierten Pressen aufzuspüren, gibt es von Siemens die Dienstleistung „Predictive Services for Presses“. Ein Beispiel: So fanden die Kooperationspartner neben dem Hauptantriebsstrang auch bei der Orientierstation des Transfersystems noch Optimierungsbedarf. In diesem Bereich der Presse wird die Lage des Bauteils zur Vorbereitung auf den nächsten Pressvorgang verändert. Die mechanischen Verstellungen konnten zu mechanischen Schwergängigkeiten bis hin zur Bauteilschädigung führen. Die anfallenden Daten manuell auszuwerten, ist wegen der werkzeugbedingt hohen Kombinatorik, sowie der notwendigen schnellen Reaktionszeit nicht möglich. Eine Testphase überprüft, inwieweit sich die Maschinendaten lassen mit Algorithmen automatisch auswerten lassen, wie sinnvoll und wie das möglich ist. Erste vielversprechende Ergebnisse zeichnen sich ab, so Siemens. Doch auch die bisher gesammelten Erkenntnisse seien sehr wertvoll für alle Beteiligten, wie Patrick Volkmann, bei Siemens zuständiger Portfoliomanager, erklärt: „Die positiven Erkenntnisse und Erfahrungen können wir auch in anderen Projekten nutzen. Zum Beispiel bei bauähnlichen Anlagen oder für andere Pressentechnologien, wo es für die Zukunft Ansätze gibt, ähnliche Lösungen zu installieren.“ Das Ziel dabei: mögliche Fehlerquellen frühzeitig zu erkennen und Gegenmaßnahmen einzuleiten zu können, und zwar zeitgleich mit den üblichen Standard-Wartungsintervallen. Dabei steht die Maschinen geplant still, ungeplant würde es teuer.

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Info
Stanz jetzt, laser später!

Ein Retrofitting im klassischen Sinne ist es nicht, aber eine durchaus pfiffige Idee. So kann die Stanzmaschine Trupunch 1000 von Trumpf nicht nur Löcher stanzen, Laschen biegen und Gewinde formen, sie kann mehr.

Für die Trupunch 1000 gibt es nämlich einen Festkörperlaser zum Nachrüsten. Will ein Blechfertiger zu einem späteren Zeitpunkt von der höheren herstellbaren Teilevielfalt der Kombitechnik Stanzen und Lasern profitieren, muss er sich keine zweite Maschine mehr anschaffen. Dank eines Baukastensystems lässt sich die Stanze nachträglich mit einem Laserschneidsystem, einer Absaugung und einem Strahlschutz ausrüsten. Die Stanzmaschine wächst mit ihren Aufgaben!

Beim Pressenretrofit die Transfersysteme mit einschließen

Ohne Transfereinrichtung geht in der Blechbearbeitung nicht viel. Mehr Sicherheit, höhere Flexibilität und schnelle Taktraten sind die zentralen Forderungen. Der präzise und zugleich schnelle Vorschub der Bleche stellt hohe Anforderungen. So dürfen beim Retrofit für Pressen deren Transfersysteme nicht außen vorbleiben. Denn Retrofit beim Pressentransfer gilt als besonders wirtschaftlich, meist klemmt es beim Regeln der Materialzuführung bei automatisierten Pressen. Und: Oft hinkt die Sicherheit bei älteren Anlagen hinterher. Die Praxis zeigt: Ein Austausch der Regelelektronik verbessert die Produktivität nachhaltig. Retrofit ist eine Alternative zur kompletten Neuinstallation. Das Umrüsten auf neue Antriebsregler geht schnell und amortisiert sich rasch.

Ein Beispiel für solche Fälle ist Safe Motion von Pilz. Es realisiert Sicherheitsfunktionen für mehrere Achsen, ist offen für die Anbindung an gängige Bussysteme und marktübliche Steuerungen. Der Verbund aus Antrieb und Sicherheit ist vor allem dann von besonderem Nutzen, wenn neben hochdynamischen und kurzen Reaktionszeiten auch eine sichere Antriebsregelung gefordert ist. Welche Sicherheitslösung beim Austausch „alt“ gegen „neu“ letztendlich notwendig ist, muss im Rahmen einer Risikobeurteilung für jede Anwendung im Vorfeld festgelegt werden. Dabei ist zu klären, ob die Anlage durch ein Retrofit wesentlich verändert wird oder ob es nur um rein funktionelle Aspekte geht.

Voraussetzung einer Risikobeurteilung ist die Bestimmung des erforderlichen Performance Level (PL) zu der jeder Maschinenhersteller laut Maschinenrichtlinie verpflichtet ist. Diese macht eine Aussage über die Schwere möglicher Verletzungen, die Häufigkeit und Dauer des Aufenthalts im gefährdeten Bereich sowie die notwendigen Maßnahmen zur Risikominimierung. Berücksichtigen müssen diese neben einem Not-Halt auch die Betriebsarten ‚Automatik’ und ‚Einrichten’ mit ihren jeweiligen Sicherheitsfunktionen. Als Werkzeug bietet Pilz hierfür den Safety Calculator Pascal an. Er berechnet und verifiziert wesentliche Sicherheitskenngrößen wie Performance Level (PL) oder Safety Integrity Level (SIL) von Sicherheitsfunktionen in Maschinen und Anlagen.

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