Intelligente Datenanalyse verhilft Grenzebach zu Qualitätssicherung in Echtzeit und vorausschauender Maschinenwartung für seine innovativen Rührreibschweisssysteme. Damit trägt der Maschinen- und Anlagenbauer dazu bei, die 24/7-Serienfertigung auf ein neues Level zu heben.
Ein sich drehender Reibstift ist das zentrale Werkzeug beim Rührreibschweissen (Friction Stir Welding, FSW), dem innovativen Fügeverfahren, das Grenzebach für Leichtmetalle wie Aluminium und dessen Legierungen entwickelt hat. Durch Reibung und Druck erzeugt der Stift die erforderliche Prozesswärme, um die Metalle plastisch zu verformen und sie durch Rotation entlang der Nahtstelle zu verrühren. Auf diese Weise entsteht – ohne Zugabe von Schweisszusätzen oder Schutzgas – eine robuste Verbindung, die sich durch dauerhafte Stabilität und Verzugsfestigkeit auszeichnet. Voraussetzung für dieses Ergebnis ist, dass sich der Reibstift wie gewünscht verhält. Präzise Zug- und Druckkräfte sind entscheidend für den passenden Verformungsgrad des Metalls. Eine Kontrolle der Qualität erfolgte bislang durch den Maschinenbediener, der nach dem FSW-Prozess die Schweissnaht optisch begutachtete – ein aufwendiges Vorgehen, dessen Erfolg zudem stark vom persönlichen Know-how des Anwenders abhing.Echtzeit-Monitoring beim Schweissvorgang
Als Vorreiter im Bereich Industrie 4.0 macht sich Grenzebach heute intelligente Datenanalyseverfahren zunutze, die präzise Vorhersagen ermöglichen. Hierzu kommt eine massgeschneiderte Industrial-Analytics-Lösung von Weidmüller zum Einsatz. „Unsere an die Anforderungen von Grenzebach angepasste Analytics-Software vergleicht die an den Sensoren erfassten Kräfte während des Schweissprozesses mit einem idealen Referenzdatensatz. Sobald eine Abweichung vorliegt, die sich ausserhalb der definierten Parameter befindet, erhält der Maschinenbediener einen Hinweis und wess sofort, dass etwas nicht in Ordnung ist. Eine manuelle Kontrolle jeder Schweissnaht entfällt somit“, erklärt der bei Weidmüller für das Projekt verantwortliche Data Scientist Dr. Daniel Kress.
Zur Ermittlung des Referenzmodells hat Weidmüller in Zusammenarbeit mit den Ingenieuren bei Grenzebach die Datensätze von mehr als 100 Schweissnähten auf ihre Relevanz hin beurteilt und anhand intelligenter Datenanalyseverfahren ausgewertet. Einen wesentlichen Bestandteil der Analysen bildete das Know-how von Grenzebach. Die Weidmüller Software kann Fehler zwar mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit vorhersagen – Voraussetzung hierfür ist jedoch stets, dass er zuvor klassifiziert worden ist. Nur Grenzebach kann bewerten, ob eine Anomalie tatsächlich als kritischer Fehler einzustufen ist.
Produktqualität und Verfügbarkeit im Angebot
Neben der Qualitätskontrolle der Schweissnähte erfasst die Analytics-Software auch die Prozessparameter jedes produzierten Teils und ermöglicht damit eine lückenlose Dokumentation – ein entscheidender Vorteil nicht nur unter rechtlichen Aspekten, sondern auch hinsichtlich einer möglichen Rückverfolgung und Reproduktion. Gleichzeitig liefert das System frühzeitig Hinweise dazu, wann ein Auswechseln des Reibstifts ratsam ist. Mit diesem Wissen kann der Maschinenbediener die Instandhaltungsmaßnahme so planen, dass Ausfallzeiten vermieden werden. „Ein wichtiger Faktor, denn neben der Minimierung des Ausschusses, welcher durch einen Werkzeugbruch entstehen kann, ist gerade im Maschinen- und Anlagenbau die Verfügbarkeit der Maschine von großer Bedeutung“, bekräftigt Kress.
Für sein zukünftiges Geschäftsmodell sieht das Hightech-Unternehmen Grenzebach gleich mehrere Vorteile: „Zum einen können wir unseren Kunden eine sehr genaue und überprüfbare Qualitätskontrolle sowie eine Vorhersage über den Ausfall der Anlage anbieten, durch den sie Ressourcen und Kosten sparen. Zum anderen sind wir in der Lage, datengetriebene Services umzusetzen und damit quasi die Produktqualität oder die Verfügbarkeit der Anlage zu verkaufen“, erklärt Michael Sieren, Leiter Vertrieb FSW von Grenzebach.