Werkzeugbau Predictive Maintenance
01.07.2020

Werkzeugbau der Zukunft: Predictive Maintenance

Irgendwann verschleißt jedes Produkt: Sei es das geliebte Auto, die Kaffee- oder die Bohrmaschine. Wenn dann das Fahrzeug streikt, der morgendliche Wachmacher nicht läuft oder der Bohrer partout nicht in die Wand will, ist das nicht nur ärgerlich – eine Reparatur oder Neuanschaffung kostet auch Geld.

Ein Defekt bei industriell genutzten Maschinen hat in der Regel noch weit gravierendere Dimensionen. Selbst kleinste Verschleißerscheinungen im Werkzeug führen zum Beispiel beim Kunststoffspritzgießen zu fehlerhaften Endprodukten. Bis der Fehler auffällt, sind schon einige Teile gespritzt worden – bis er dann behoben ist, steht in der Regel die gesamte Produktion still. Es folgt ein immenser finanzieller Verlust, die Zufriedenheit der Auftraggeber sinkt, eventuell entstehen Imageschäden.

Predictive Maintenance

Um das zu verhindern, setzt die zukunftsweisende Industrie 4.0 mit Predictive Maintenance auf einen vorausschauenden Ansatz. Von Sensoren erfasste Messwerte und Daten helfen, Maschinen und Werkzeuge proaktiv zu warten und Ausfallzeiten zu verringern. Ein weiterer positiver Effekt: Teure, individuelle Werkzeuge halten wesentlich länger, da schon kleinste Abnutzungen zeitnah erkannt und kostengünstig behoben werden können.

Drucksensoren ermöglichen beispielsweise die permanente Kontrolle der Schließkraft. Sie registrieren einen zu hohen oder niedrigen Druck, aber auch eine ungleichmäßige Zuhaltung während der Spritzgießphase. So lässt sich recht- und vor allem frühzeitig ein drohender Schaden am Werkzeug verhindern. Das Prinzip ist vergleichbar mit Reifendrucksensoren an aktuellen Autos: Weicht hier der Druck von den optimalen Werten ab, schlagen sie Alarm, bevor der Reifen Schaden nimmt oder es gar zu einem Unfall kommt.

Sensoren optimal platzieren

Schon bei der Planung des Spritzgießwerkzeugs ist es durchaus sinnvoll, den Einbau von Sensoren einzuplanen, damit diese nicht mit Temperiersystem, Auswerfersystem etc. kollidieren. In der CAD-Konstruktion kann die beste Position neben den anderen Baugruppen eines Spritzgießwerkzeugs gefunden werden. Je nachdem, welche Parameter während des Produktionsprozesses überwacht werden sollen, können Menge und Art der Sensoren bestimmt und gezielt verbaut werden. So stellt der Konstrukteur von Anfang an ein langlebiges Werkzeug her und erspart dem Anwender erhebliche Reparatur- und Wartungskosten.

Neben der Drucküberwachung empfehlen Werkzeughersteller auch den Einsatz von Temperatur-, Schall- und optischen Sensoren. Befindet sich etwa die Temperatur außerhalb der vorgegebenen Werte, ist das oft ein Zeichen für Kalkablagerungen oder Korrosion in den Kühlkanälen. Schallmessgeräte detektieren den Körperschall währen der Einspritzphase. Ist dieser verändert, ist das ein Hinweis auf entstehende Risse im Werkzeug oder eine beginnende Verformung. Optische Sensoren scannen das Werkzeuginnere. Zum einen bestätigen sie entstandene Schäden, zum anderen erkennen sie, ob die Werkzeugform noch stimmt. Denn der Werkzeugstahl nutzt sich – vor allem beim Spritzgießen von mit abrasiven Fasern verstärkten Kunststoffen – nach und nach ab. Die kontinuierliche Überwachung verhindert an dieser Stelle einen größeren Schaden am Werkzeug.

Produktionsunterbrechung planen, Inspektionsintervalle verlängern

Wie bei einem Fahrzeug sind auch bei Spritzgießwerkzeugen von Zeit zu Zeit Inspektionen notwendig. Während die Maschinen gewartet werden, steht aber die Produktion mehr oder weniger still. Diese Unterbrechung lässt sich mit Predictive Maintenance zeitlich flexibler anpassen und planen. Denn die Sensoren verraten dem Maschinenverantwortlichen, wenn die Anlage nicht rund läuft – er also die Wartung vorziehen muss, um Schäden zu verhindern. Wenn alle Parameter stimmen, kann das Intervall jedoch problemlos ausgedehnt werden.

Geschickt geplant, ermöglicht der Einsatz moderner Systeme also, Ausfallzeiten zu minimieren, längere Lebenszyklen für Werkzeuge zu realisieren und Ausschuss weitestgehend zu vermeiden.

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