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Weg von starren Service-Intervallen ohne dabei einen Produktionsausfall zu riskieren – das ist das Ziel von Condition-Monitoring-Systemen. Der Spritzgießmaschinenhersteller Wittmann Battenfeld entwickelte gemeinsam mit dem Automatisierungsspezialisten B&R ein solches System für seine Maschinen. Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Es ist nicht mehr allein der Anschaffungspreis einer Maschine ausschlaggebend, sondern die Kosten über den gesamten Lebenszyklus sind entscheidend.

Jährlich werden bei Wittmann Battenfeld rund 1.000 Spritzgießmaschinen erzeugt, die in die ganze Welt mit einer Exportquote von 95 Prozent geliefert werden.

Die Wittmann Gruppe, die aus den beiden Unternehmen Wittmann und Wittmann Battenfeld besteht, ist ein weltweit führender Hersteller von Spritzgießmaschinen, Robotern und Peripheriegeräten für die kunststoffverarbeitende Industrie. Gemeinsam betreiben sie acht Produktionswerke in fünf Ländern und sind mit zusätzlich 34 Standorten weltweit auf allen wichtigen Kunststoffmärkten vertreten.

Im niederösterreichischen Ort Kottingbrunn baut Wittmann Battenfeld Spritzgießmaschinen in einem Schließkraftbereich von fünf bis 2.000 Tonnen. Jährlich werden dort rund 1.000 Spritzgießmaschinen produziert. Die Exportquote liegt bei 95%. Schwerpunkt ist dabei die EU. Die Kunden sind in nahezu allen Branchen zu finden, der Löwenanteil kommt mit 50 Prozent aus der Automobilindustrie, zu 15 Prozent aus der medizinischen Produktion, aber auch aus der Spielwarenindustrie.

Der Automatisierungsspezialist B&R ist einer der Hauptlieferanten von Wittmann Battenfeld. Seit rund 15 Jahren verbaut der Hersteller in allen produzierten Spritzgießmaschinen B&R-Maschinensteuerungen. Seit knapp drei Jahren wird auch die Software APROL von B&R für das Condition Monitoring eingesetzt.

Intelligentes Condition Monitoring für Spritzgießmaschinen

Während vor dem Einsatz der APROL-Lösungen vor allem die wichtigsten Sensoren der Maschinen intervallmäßig geprüft wurden, wollte Wittmann Battenfeld nicht nur standardmäßig mehr Sensoren einsetzen, sondern – verbunden mit zusätzlicher Sensorik – auch vorausschauend warten können. Der Wunsch war es, mögliche Maschinen- und Anlagenstillstände frühzeitig – bestenfalls noch vor deren Auftreten – zu identifizieren. Damit sollten Instandhaltungskosten wesentlich gesenkt und die Verfügbarkeit erhöht werden. Die richtige Lösung fand man bei B&R. Die I/O-Module erkennen mögliche Wartungsfälle nicht nur präzise, sondern sind zudem einfach zu konfigurieren und uneingeschränkt in allen Steuerungstopologien verwendbar.

Die Zustandsüberwachung basiert auf einer Schwingungsanalyse, die lokal in den Modulen durchgeführt wird. Die Analyse gibt detaillierte Einblicke in die Mechanik und ermöglicht so eine effiziente Optimierung bestehender Prozesse. Für den Spritzgießmaschinenhersteller ist dies zum Beispiel für das Erkennen von möglichen Ölverschmutzungen, etwa wenn Wasser in das Öl gelangt, äußerst wichtig. Denn obwohl mit bloßem Auge nicht ersichtlich, führen Verunreinigungen dieser Art innerhalb von wenigen Wochen zu einer defekten Pumpe. Mit einer Ölsensorik, die über APROL ausgewertet wird, gehört das nun der Vergangenheit an.

Mit Condition Monitoring von B&R werden etwa Vibrationen, Drehmomente, Temperaturen, Luftfeuchtigkeit, Ölqualität, Durchflussmengen, Schneckenfunktion sowie alle Schaltschrankdaten überprüft und ausgewertet.

Neue Wege beschreiten mit dem Condition-Monitoring-System von B&R

„Was bei Windkraftanlagen oder Raffinerien schon lange üblich ist, war bei Spritzgießmaschinen eine absolute Neuheit, und wir waren die Ersten, die Condition Monitoring auf der K Messe 2016 vorgestellt haben", sagt Dietmar Schabauer, Leiter des Technischen Kundendienst bei Wittmann Battenfeld. „Die größten Vorteile genießen sicher Kunden, die Großmaschinen einsetzen. Hier spielt der Kostenfaktor eines CMS eine weniger gewichtige Rolle, wenn dadurch ein Maschinenstillstand verhindert werden kann“, sagt Schabauer.

Rasche Projektabwicklung innerhalb weniger Monate

Wittmann Battenfeld setzte gemeinsam mit B&R das Condition-Monitoring-Projekt vom Erstgespräch bis zur Präsentation innerhalb von nur sechs Monaten um. „Wir hatten bei B&R feste Ansprechpartner und wurden über die ganze Projektlaufzeit, auch was Schulungen betrifft, immer tatkräftig unterstützt. Wir betraten mit diesem Projekt Neuland, deshalb empfanden wir die gute Zusammenarbeit mit B&R als besonders positiv", erzählt Schabauer.

Ermöglicht wurde die rasche Umsetzung auch durch die starke Einbindung der internen Software-Entwicklungsabteilung von Wittmann Battenfeld. Dort wurde unter anderem vorab definiert, welche Parameter überprüft, gemessen und ausgewertet werden sollen. Das so entwickelte System wird, auch anhand weiterer Kundenanforderungen, konstant weiterentwickelt und ausgebaut. „Wir wollten zum Beispiel das Öl und die Temperaturen im Getriebe überwachen, sowie eine adaptierte visuelle Darstellung haben. Es sollte ermöglicht werden, dass auch zwei Maschinen nebeneinander angezeigt und die Sensordaten direkt miteinander verglichen werden können", sagt Schabauer. „Trotzdem achten wir darauf, einheitliche Standards zu etablieren, da sonst auf Dauer der damit verbundene Entwicklungsaufwand zu groß wird.“

V.l.n.r.: Robin Sasshofer, Technical Service Software IoT (Wittmann Battenfeld), Lucas Conditt (B&R) und Dietmar Schabauer, Leiter des Technischen Kundendienst (Wittmann Battenfeld) vor der MacroPower 1100, einer kompakten und energiesparenden Hochleistungsmaschine der PowerSerie von Wittmann Battenfeld.

Mit APROL gezielt Messwerte analysieren

Das Condition Monitoring erfolgt in einem dreistufigen Prozess. Auf der ersten Ebene erfolgt die Messdatenerfassung. Je nach Art der Daten kommen entsprechende Sensoren an den Messstellen zum Einsatz, die die Ist-Werte an die Analysesysteme weiterleiten. Ausgewertet werden etwa Vibrationen, Drehmomente, Temperaturen, Luftfeuchtigkeit, Ölqualität, Durchflussmengen, Schneckenfunktion sowie alle Schaltschrankdaten. Auf der zweiten Ebene erfolgt die Datenanalyse und –aufbereitung. Das Herz des CMSSystems, die Auswerteeinheit mit CPU- und Messmodul, setzt die aktuellen Messwerte in Analysegrößen um. Auf der dritten Ebene erfolgt die Datenbewertung sowie die Zustandsanalyse.

Aktuell können rund 80 verschiedene Parameter der Maschine überwacht und gespeichert werden. Diese Werte werden bis zu einem Jahr in APROL -Server gespeichert und können auch rückwirkend abgerufen und verglichen werden – ein großes Plus gerade bei Serviceanalysen. Bisher wird dieses System von Kunden als Stand-alone-Lösung verwendet, um die Messwerte eigenhändig zu überwachen. Langfristig ist es jedoch das Ziel von Wittmann Battenfeld, die Maschinen mit dem Internet zu verbinden und die erfassten Daten über die Cloud an den Kunden zu schicken. Diese werden so aktiv über verschiedene Maschinenzustände, wie einem bevorstehenden Ölwechsel oder notwendigen Service, informiert.

CMS-Systeme wurden ein fester Bestandteil der Wertschöpfungskette

Condition Monitoring ist zu einem Teil der Wertschöpfungskette geworden. Nur mit Systemen, die genaue Daten hinsichtlich der Abnutzung übermitteln und auch analysieren können, sind Prognosen in Bezug auf die Restnutzungsdauer von Anlagen, Maschinen und Komponenten möglich.

„Ich habe selbst zehn Jahre im Service gearbeitet“, erzählt Schabauer. „Früher war man vor allem auf seine eigene Wahrnehmung und persönliche Erfahrungswerte angewiesen. Jetzt werden alle Arbeitsschritte zusätzlich digital überprüft und sind damit viel präziser als damals.“ Zudem haben Kunden den Vorteil, dass die Werte einer Maschine automatisch überwacht und ausgewertet werden. Ergeben sich Veränderungen bei den Messwerten, kann man darüber per Mail oder SMS verständigt werden. So können Kunden gezielte Wartungen vornehmen und müssen dafür die laufende Produktion nicht unterbrechen.

Life-Cycle-Costs sind das Um und Auf

„Der Prototyp kam damals auf der K Messe 2016 bei den Besuchern außerordentlich gut an und wir konnten gleich von Beginn an Systeme verkaufen – da hatten wir noch gar keinen Verkaufspreis festgelegt", freut sich Schabauer.

Die Gründe dafür liegen auf der Hand: Auf Betreiberseite prägt zunehmend die Betrachtung von Life-Cycle-Costs das vorherrschende Denken. Es zählt nicht mehr allein der Anschaffungspreis einer Maschine, sondern es werden alle anfallenden Kosten über den gesamten Lebenszyklus betrachtet. Die Verfügbarkeit und Effizienz von Maschinen sollen deshalb auf einem optimalen Niveau gehalten werden. Wird der Kunde darüber informiert, dass etwa in einigen Tagen gewartet werden muss, kann der Service zum Beispiel nahtlos in den Produktionswechsel integriert werden.

Dietmar Schabauer

Head of Technical Service, Wittmann Battenfeld

„Wir hatten bei B&R feste Ansprechpartner und wurden über die ganze Projektlaufzeit, auch was Schulungen betrifft, immer tatkräftig unterstützt. Wir betraten mit diesem Projekt Neuland, deshalb empfanden wir die gute Zusammenarbeit mit B&R als besonders positiv.”

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