SPECIAL Teilereinigung Online-Monitoring und automatische Nachdosierung des Reinigers Messsystem für adaptive Reinigungsprozesse In Zeiten von Industrie 4.0 gewinnen Online-Messsysteme zur Überwachung vernetzter Fertigungsprozesse enorm an Bedeutung. Auch wenn es um die Bauteilreinigung geht. So nutzt der Automobilzulieferer ZF in einem Werk in Schweinfurt ein innovatives Messsystem für das Online-Monitoring und die automatische Nachdosierung des Reinigers, um die Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu optimieren. ■■■■■■ ZF ist ein führender Technologiekonzern in der Antriebs- und Fahrwerks - technik sowie der aktiven und passiven Sicherheitstechnik. Das Unternehmen mit rund 135 000 Mitarbeitern an 230 Standorten in rund 40 Ländern zählt zu den international größten Automobilzulieferern. Das Portfolio im Bereich Pkw erstreckt sich von innovativen Systemen für Antrieb, Fahrwerk, Lenkung, Bremsen über Elektronik bis zum Insassenschutz. Um auch zukünftig mit wegweisenden und umweltfreundlichen Produkten erfolgreich zu sein, investiert ZF zirka fünf Prozent seines Umsatzes in Forschung und Entwicklung. Eines der Hauptentwicklungszentren befindet sich am Standort Schweinfurt, das auch Sitz der 2016 gegründeten Divi - sion E-Mobility ist. Darüber hinaus ist Schweinfurt einer der großen Produktionsstandorte. Gefertigt werden unter anderem Hybridmodule, Kupplungen, Stoßdämpfer und Drehmomentwandler. Zentrale Medienversorgung und -aufbereitung Vor der Montage des Drehmomentwandlers werden die Komponenten gereinigt. Dafür sind Reinigungsanlagen in die Fertigungslinien integriert. Eine weitere Anlage wird für die Reinigung montagefertiger Zulieferteile genutzt. Sie arbeiten mit einem wässrigen Für die kontinuierliche Messung wurde der Sensor jeweils in den Hauptstromleitungen, die das Medium von den Versorgungseinheiten zu den Reinigungsanlagen transportieren, eingebaut. Der Controller leitet die ermittelten Messwerte an die Anlagensteuerung. Bild: Sensaction, ZF Schweinfurt Um das Reinigungsergebnis stabil zu gewährleisten, werden Konzentration, Nachdosierung und Verschmutzung des Reinigungsmediums der zentralen Versorgungseinheiten inline überwacht. Bild: Sensaction, ZF Schweinfurt 122 Oktober 2017
Reinigungsmedium und sind an sieben Tagen der Woche rund um die Uhr in Betrieb. Die Bereitstellung und Aufbereitung der Reinigungsflüssigkeit erfolgt durch drei zentrale Versorgungseinheiten mit einer Kapazität von jeweils 35 Kubikmetern. „Bei der Endreinigung sind sehr strenge Sauberkeitsspezifikationen einzuhalten, die wir regelmäßig kontrollieren“, berichtet Martin Dünisch, Teamleiter Produktionsservice Versorgung Prozessstoffe im Werk Süd bei ZF in Schweinfurt. „Denn Abweichungen können die Funktion des Automatikgetriebes beeinträchtigen.“ Mit der Kontrolle der Bauteilsauberkeit ist es aber nicht getan. Um ein stabiles Reinigungsergebnis zu gewährleisten, ist die Überwachung des Mediums hinsichtlich richtiger Dosierung, dem Erhalt der definierten Reinigerkonzentration und der Verschmutzung im gesamten Prozessverlauf erforderlich. Online-Messung statt aufwändiger Titration Diese Kontrolle wurde bis vor einigen Monaten erfahrungsbasiert zweimal wöchentlich mittels Titration durchgeführt. Dafür entnahm ein Mitarbeiter in der laufenden Produktion Proben, die in einem Labor analysiert wurden, und nachdem das Ergebnis vorlag, wurde erforderliches Reinigerkonzentrat manuell nachdosiert. „Diese Art der Überwachung ist personalintensiv, zeitauf- wändig und nicht prozesssicher. Außerdem wollten wir auch hier einen adaptiven Prozess einführen und in unsere vernetzte Fertigung integrieren“, erklärt Martin Dünisch. Gelungen ist dies mit dem Online-Messsystem Liquidsens der Sensaction AG, das aus einem robusten, wartungsfreien Sensor und einem Controller als Ansteuer- und Auswerteeinheit besteht. Die Messung basiert auf einem innovativen akustischen Wellenleiter. Er ist in der Lage, durch die unterschiedlichen Ausbreitungspfade der Schallwellen im Sensor mehrere physikalische Parameter einer Flüssigkeit gleichzeitig zu messen. In Verbindung mit der Kalibrierung des Messsystems auf das bei ZF eingesetzte Rei- Die ermittelte Reinigerkonzentration wird bei der Anlagenvisualisierung im Reintank als Prozessparameter dargestellt, hier mit 3,54 Prozent. Bild: Sensaction, ZF Schweinfurt nigungsmedium durch eine so genannte Medien-App, können sowohl die Konzentration des Reinigers als auch die Menge von eingetragenem Öl (Bearbeitungsöl, Kühlschmieremulsion oder Korrosionsschutzmittel) online im Bad ermittelt werden. Die spezielle Art der Messung macht das neu entwickelte Verfahren unempfindlich gegenüber Luftblasen und Partikel im Medium. Automatische Nachdosierung Ausgestattet wurden bei ZF alle drei Versorgungseinheiten mit dem Messsystem und einer Nachdosiereinheit. „Sensaction hat uns beraten, an welcher Stelle die Sensoren optimal eingesetzt werden können, was technisch nicht aufwendig war“, erinnert sich Dünisch. Die kontinuierliche Messung erfolgt jeweils in den Hauptstromleitungen, die von den Versorgungseinheiten zu den Reinigungsanlagen führen. Die Controllerfunktionen sind in die Anlagensteuerungen integriert. Dies ermöglicht, dass im Rahmen der Anlagenvisualisierung der Sensor als Komponente mit dargestellt wird. „Die ermittelten Werte werden permanent angezeigt und in von uns festgelegten, regelmäßigen Abständen aufgezeichnet und dokumentiert“, beschreibt Dünisch. „Außerdem können wir Grenzwerte für die Reinigerkonzentration mit sehr engen Toleranzen einstellen. Sobald diese Werte unterschritten werden, löst das Messsystem eine automatische Nachdosierung der erforder - lichen Menge Reinigerkonzentrat aus.“ Dass die Messungen sehr exakt erfolgen, hat der Teamleiter in einer mehrmonatigen Testphase mit paralleler Titration festgestellt. Die Inline-Überwachung und automatische Nachdosierung des Reinigungsmediums sorgt in der vernetzten Drehmomentwandler-Fertigung bei ZF nicht nur für eine höhere Prozesssicherheit und Wirtschaftlichkeit sowie stabilere Qualität des Reinigungsmediums. Für Dünisch resultieren daraus noch weitere Vorteile: „Der personelle Aufwand für die Kontrolle und Pflege des Mediums fällt weg. Die Mitarbeiter kommen dadurch auch nicht mehr in direkten Kontakt mit der Reinigungschemie und es müssen keine Probenflüssigkeiten mehr entsorgt werden.“ Gründe genug, dass man bei ZF in Schweinfurt inzwischen plant, auch eine zentrale Kühlschmiermittelversorgung sowie nicht an die zentrale Medienversorgung angeschlossene Reinigungsanlagen mit dem Liquidsens auszustatten beziehungsweise die Überwachung mit einer mobil einsetz - baren Version des Messsystems durchzuführen. ■ Sensaction AG www.sensaction.de Oktober 2017 123
