Steuerungstechnik Prozessmonitoring garantiert Qualität und Zeitersparnis

Das von einem Unternehmen angewendete technische Know-how darf sich nicht nur in der Qualität des Endproduktes widerspiegeln. Ein optimierter Ablauf soll jederzeit wiederholbar sein. Prozessmonitoring stellt die Überwachung des Produktionsprozesses und die unproblematische und flexible Anpassung bei Veränderungen sicher.

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Brankamp GmbH

Anwendbar ist es fast überall. „Viele unserer Kunden wissen gar nicht, dass man Prozessmonitoring-Systeme inzwischen bei nahezu allen Fertigungsverfahren einsetzen kann, und nutzen sie nur in einem bestimmten Bereich“, sagt Brankamp-Prokurist Franz Saliger. „Dabei lässt sich die Qualität der Teile nur dann wirklich gleichbleibend und kostengünstig garantieren, wenn beispielsweise nicht nur beim Pressen oder Stanzen, sondern auch in der letzten Fertigungsstufe – etwa dem Gewindewalzen – eine Inprozesskontrolle gewährleistet ist. Erst der Einsatz über die gesamte Prozesskette führt zu einer gleichbleibend hohen Qualität.“

Unterschiedliche Wandstärke ist als Ergebnis gewollt

Die Firma J. C. König aus Solingen ist Hersteller von Airbag-Komponenten, Servolenkungen oder Bremsassistenten. Das Familienunternehmen beliefert seit über sieben Jahrzehnten Hersteller und Zulieferer aus aller Welt mit Präzisions-Tiefziehteilen und fertigt rund 90 Mio. Komponenten im Jahr.

Als Lieferant von Produkten aus Edelstahl, Stahl und NE-Metallen liegt ein Schwerpunkt der Firma bei dünnwandigen Hohlkörpern von 0,15 bis 2,0 mm Wandstärke. „Als besonderes Merkmal bieten wir zum Beispiel ein Produkt an, bei dem gezielt unterschiedliche Wandstärken erzeugt werden. Das verlangt einfach nach einer ausgefeilten Fertigung mit langer Entwicklungs- und Herstellungserfahrung“, so die Firmeninhaberin Iris König.

Um für diesen Prozess Stabilität zu gewährleisten und um dem Qualitätsanspruch der Kunden gerecht zu werden, habe sich J. C. König Anfang der 90er-Jahre entschieden, die Prozessmonitoring-Systeme von Brankamp einzusetzen. „Unsere Erfahrungen sind gut. Vor der Einführung der Prozessüberwachung hatten wir keine exakt wiederholbaren Einstellparameter und keine Möglichkeit zur mannlosen Schicht.

Das hat sich mit dem Prozessmonitoring geändert“, so die Diplom-Ökonomin. Auf einer Gesamtfläche von 9000 m² stehen moderne Produktionshallen mit insgesamt 5000 m² Fläche. Außer den 13 leistungsfähigen Transferpressen und sieben Stanzautomaten gibt es hier auch Kapazitäten für die Reinigung der Teile sowie die mechanische Oberflächenbehandlung.

Bei den Stanzautomaten wird die Kraft in jeder Umformstufe überwacht. Bei jedem Hub messen die Sensoren die auftretenden Prozesswerte. Das Kraftsignal wird dann mit der abgelegten Referenzkurve ver-glichen. Sogenannte Hüllkurven, die hinterlegt sind, verhindern bei geringfügigen Toleranzen einen automatischen Maschinenstop. Überschreiten die Messsignale jedoch die Hüllkurve, wird das Pressteil aussortiert oder die Presse gestoppt. Eine Ergänzung zum Maschinenschutz über die Kraftsensoren ist der Akustiksensor Acoustic-Emission, der eine Geräuschkulisse bereitstellt. Veränderungen lassen Rückschlüsse auf Stempelbrüche und Matrizenrisse zu.

J. C. König realisiert etwa 50% des Jahresumsatzes mit der Automobil-Zulieferindustrie. Die Erzeugnisse, die im „überwachten“ Prozess hergestellt werden, sind wesentliche Bestandteile internationaler Markenartikel. Dazu zählen beispielsweise Halter für Lambdasonden und Abdeckungen von Schließzylindern für den Automotive-Bereich.

Einrichtphase des Werkzeuges ist kritisch

Auch Automobilhersteller Ford setzt auf Prozessmonitoring. Die rund 5000 Mitarbeiter produzieren in dem belgischen Werk in Genk die Modelle Mondeo, S-Max und Galaxy. 250 000 Autos laufen hier jedes Jahr vom Band. Eine der wichtigsten Abteilungen ist dabei das Presswerk mit wahren Maschinen-Riesen von 2000 t Presskraft. „Unser Spektrum reicht von kompletten Seitenwänden über Kotflügel bis hin zu Verstärkungsteilen“, sagt Hans Josef Richner, Electrical Engineer bei Ford in Köln.

Eine Presse in Genk ist allein so hoch wie ein kleines Einfamilienhaus. Die Presswerkzeuge messen oft über 4,5 m × 2,5 m. Richner: „Der kritische Moment in unserem Fertigungsprozess ist die Einrichtphase eines neuen Werkzeugs.“ Oft werden die Werkzeuge einer Pressenlinie einmal am Tag gewechselt und neu eingerichtet. „Das dauert etwa 30 Minuten“, so Richner. Dabei hatten die Autobauer bislang mit einem Problem zu kämpfen, das auch bei normal dimensionierten Pressen auftaucht: Wenn die Kraftanforderung beispielsweise durch Gasdruckfedern nicht im unteren Umkehrpunkt der Presse anfällt, wird dies teilweise nicht erkannt.

Die Folge: Die Maschinen werden insbesondere beim Anfahren mit neuen Werkzeugen überlastet, mitunter sogar beschädigt. „Wir brauchten eine Einrichthilfe für unsere Maschinen“, so Fertigungs-Profi Richner. „Genauso wichtig wie die Einrichthilfe selbst ist für uns das Abspeichern der Werte und Kurven des Einrichtprozesses“, ergänzt er. Deshalb habe sich Ford für die Brankamp PK 6000 als Einrichthilfe entschieden. Der Vorteil: Kommt ein identisches Werkzeug zum Einsatz, sind die optimalen Werte bereits in einer abgespeicherten Kurve hinterlegt. Das verkürzt die Einrichtphase und erhöht die Produktivität.

Wiederholbarkeit der Parameter spart Zeit

Auch bei der Ausstattung der Pressen mit Prozessmonitoring war Effizienz wichtig. Deshalb wurden insgesamt drei Kopfpressen mit Sensoren und Anschlüssen – so genannten Maschinenvorbereitungssätzen – ausgestattet. Somit kann ein Monitoring-System die Einrichtung aller drei Pressen überwachen. “Das System ist nicht fest an einer Presse installiert, sondern wurde auf einem Rollwagen montiert“, sagt Andreas Steinhauer, Sales & Engineering bei Brankamp.

„So kann die Einrichthilfe flexibel eingesetzt werden – genau an der Presse, wo gerade ein Werkzeug gewechselt wird.“ Das Prozessmonitoring-System wird dabei über eine Steckvorrichtung an die jeweilige Presse angeschlossen. Seit August 2006 setzt Ford in Genk im Presswerk auf Prozessmonitoring-Systeme von Brankamp aus Erkrath.

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