Smart Mold-ID für die smarte Fabrik

Fertigungsautomation

RFID: Automatisches Monitoring von Spritzgießwerkzeugen ist der Anfang. Jetzt ist Balluff in einer gemeinsamen Industrie-4.0-Konzeptstudie mit Lufthansa Industry Solutions noch einen Schritt weitergegangen: Bei Smart Mold-ID sind zusätzlich zur Werkzeugidentifizierung Sensoren in die Spritzgießwerkzeuge integriert.

29. März 2018
Die Daten jeder Spritz-gießform lassen sich bequem mit einem RFID-Handheld auslesen.
Bild 1: Smart Mold-ID für die smarte Fabrik (Die Daten jeder Spritz-gießform lassen sich bequem mit einem RFID-Handheld auslesen.)

Spritzgiesswerkzeuge zur Herstellung von Kunststoffteilen sind meist sehr teuer und werden ständig komplexer durch immer anspruchsvollere Designs. Sie unterliegen Verschleiß und Verschmutzung und bedürfen regelmäßiger Pflege, Reinigung und Wartung. Dabei hängt die Regelmäßigkeit der Inspektionen oft von Erfahrungswerten der einzelnen Mitarbeiter oder von handschriftlichen Aufzeichnungen in Werkzeugbüchern, Werkzeugkladden oder angehängten Zetteln ab. Disketten, USB-Sticks und dergleichen mit Daten-banken oder Excel-Tabellen zeichnen hier bereits fortschrittlichere Betriebe aus.

»Nach unseren Erfahrungen sind rund 20 Prozent der Werkzeuge, die aus dem Werkzeuglager in Maschinen eingewechselt werden, nicht ausreichend einsatzbereit«, sagt Artur Nonnenmacher, Produktmanager bei Balluff. Abhilfe bietet bislang schon Mold-ID von Balluff. Es unterstützt die zustandsorientierte Wartung und sorgt für mehr Transparenz bei der Werkzeughandhabung. Mittels Industrial RFID macht es den Einsatz von Spritzgießwerkzeugen rückverfolgbar und gewährleistet deren optimale Auslastung. Hinter Mold-ID steht ein autarkes System, das jederzeit an allen Maschinen ohne deren Hersteller und ohne Eingriff in die Steuerung weltweit nachrüstbar ist.

Viele neue Details

Nun ist der Sensorspezialist Balluff in einer gemeinsamen Industrie-4.0-Konzeptstudie mit Lufthansa Industry Solutions als Partner noch einen Schritt weitergegangen. Bei Smart Mold-ID sind auch noch zusätzlich zur Werkzeugidentifizierung Sensoren in die Spritzgießwerkzeuge integriert. Diese erfassen während des Fertigungsprozesses kontinuierlich wichtige Prozessparameter wie die Temperaturverteilung in den Kavitäten, Hydraulikdruck, Wasserdurchfluss und die Schließkraft im Werkzeug. Nonnenmacher dazu: »Mit dem Verfahren erfährt der Nutzer viele neue Details über die Beanspruchung der Werkzeuge und ihren Zustand. Der Prozess wird für den Nutzer viel transparenter. Außerdem steht ihm jetzt erstmals die Datenbasis zur Verfügung, die er für den Aufbau einer intelligenten Fertigung und Predictive Maintenance im Sinne von Industrie 4.0 verwenden kann.«

Mold-ID für mehr Transparenz bei der Werkzeughandhabung

»Die teuerste Instandhaltung ist in der Regel eine Reparatur nach einem eingetretenen Schaden und der damit verbundenen ungeplanten Stillstandszeit«, erklärt Nonnenmacher. Da sich viele Probleme jedoch wiederholen, lassen sie sich anhand von Erfahrungswerten, vorausgesetzt sie wurden dokumentiert, leicht abschätzen. Bei Mold-ID wurde dies alles berücksichtigt: Die Schusszahl, die Leerschüsse beim Einfahren und die Anzahl der Werkzeugwechsel, also die wichtigsten Verschleißfaktoren, werden lückenlos erfasst. Dies sorgt für Transparenz bei der Werkzeughandhabung.

Der Ablauf von Mold-ID ist schnell erklärt: Ein robuster RFID-Datenträger an jedem Werkzeug speichert berührungslos neben der Werkzeugidentität die aktuelle Schusszahl und verschiedene werkzeugspezifische Parameter wie Lagerort, Zykluszeiten, letzte Wartung und nächste Wartung unverlierbar ab.

Diese Daten können über ein Smartphone oder über einen mobilen RFID-Reader zu jeder Zeit abgerufen werden. Als Schusszähler dient ein extern angebauter induktiver oder optischer Sensor, der an geeigneter Stelle an der Maschine montiert wird. Beides sorgt nicht nur für eine verwechslungsfreie Zuordnung der Werkzeuge, sondern liefert auch die objektive Datenbasis für eine zustandsorientierte Instandhaltung. Dies verkürzt die Stillstandzeiten, verbessert die Zuverlässigkeit im Betrieb und erhöht die Produktivität der Anlage sowie ihre Wirtschaftlichkeit.

Direkte Rückmeldung

Für den Werker an der Maschine gibt es eine direkte Rückmeldung über den aktuellen Status des Werkzeuges per Balluff Smartlight. Die Grenzwerte für »Warnung« oder »Wartung fällig« sind individuell für jedes Werkzeug einstellbar. Die LED-Signalleuchte Smartlight visualisiert den Status weit sichtbar und vor allem unmissverständlich. Besonders clever: Durch LAN, WLAN oder Powerline können alle Mold-ID-Systeme einer Fertigung per Production Performance Management Protocol (PPMP) mit der Leitebene, einem ERP- oder MES-System verbunden werden. Dadurch besteht von überall Zugriff auf die Daten und Prozesse. Mold-ID ist damit ein anschauliches Praxisbeispiel dafür, wie Industrie 4.0 auf einfache Weise Einzug in die Produktion hält.

Noch mehr Möglichkeiten bietet Smart Mold-ID. Die von Balluff und Lufthansa gemeinsam entwickelte IoT-Konzeptstudie integriert zusätzliche Sensorik zur Erfassung von Temperatur, Hydraulikdruck, Wasserdurchfluss, Schließkraft und anderen Prozessparametern im Spritzgusswerkzeug und legt so die Grundlage für die intelligente Fabrik sowie Predictive Maintenance. »Intelligent Production beruht auf drei Säulen, nämlich dem Generieren, dem Transportieren und dem Interpretieren von Daten«, ergänzt Nonnenmacher.

Mehr Durchblick mit Smart Mold-ID

Im ersten Schritt detektieren Sensoren direkt in den Spritzgusswerkzeugen Prozessdaten und damit den Zustand im Werkzeug. Im zweiten Schritt werden die erzeugten Daten – so erfordert es Industrie 4.0 – aus der Shopfloor-, Feld- und Netzwerkebene auf die übergeordnete Ebene der IT-Infrastruktur geleitet. Sie werden dazu in einem Edge Gateway vorverarbeitet und wahlweise verschlüsselt über OPC-UA oder MQTT in die cloudbasierte Applikation transportiert. Das System ist so flexibel, dass es herstellerunabhängig alle Arten von analogen, digitalen und IO-Link-Sensoren integrieren kann.

Die cloudbasierte Applikation analysiert dann in einem dritten Schritt die Informationen, bereitet die Ergebnisse visuell auf und macht sie so nutzbar für den Anwender. Intelligente Algorithmen (Machine Learning) in Verbindung mit innovativer Sensorik ermöglichen eine Echtzeit-Prozessüberwachung des Werkzeugs im laufenden Produktionsprozess.

Für jeden Parameter können Grenzwerte bestimmt werden. Bei einer Überschreitung erhält der Anwender eine detaillierte Push Notification via Twitter, WhatsApp, E-Mail oder ganz klassisch per SMS. Somit kann der Anwender zeitnah in die Produktion eingreifen und Ausschuss und Nacharbeit deutlich reduzieren. Dank Echtzeitlokalisierungen von Werkzeugen gehört die lange Suche von Werkzeugen der Vergangenheit an – standortübergreifend kennt der Anwender nicht nur ihren aktuellen Status, sondern auch ihren Aufenthaltsort.

Hannover Messe: Halle 9, Stand F53

Erschienen in Ausgabe: 02/2018

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