Durch den Trend zur Elektromobilität nehmen elektrische Sicherungen aktuell eine Schlüsselrolle ein, insbesondere bei der Batteriefertigung für E-Automobile. Da jede Batteriezelle einzeln abgesichert werden muss, kommen pro Fahrzeug schnell 400 bis 500 Sicherungen zusammen. Für einen Endkunden aus der Automobilindustrie erhielt Schurter 2017 den Auftrag, Sicherungen für sicherheitskritische Bereiche in hohen Stückzahlen zu fertigen.
Für die besondere Herausforderung, die kleinteilig aufgebauten Sicherungen möglichst vollautomatisiert und in hohen Stückzahlen – sowie außerdem normgerecht und in hoher Qualität – produzieren zu können, holte man den Sondermaschinenbauer Robomat ins Boot: In der Anlage werden zwei Varianten von Sicherungen mit einer Stückzahl von etwa 3.000 Teilen pro Stunde und einer Taktzeit von 2,7 s gefertigt. In dieser kurzen Zeitspanne durchläuft das Produkt 16 verschiedene Stationen. „Die Herausforderung beim Anlagendesign war die Abstimmung der Prozessschritte, um die kurze Taktzeit zu erreichen. Das Schöne dabei war, dass Schurter das Sicherungsdesign zu Beginn noch nicht finalisiert hatte, so dass man spezielle Anforderungen im Design noch berücksichtigen konnte“, betont Markus Zimmermann, Inhaber und Geschäftsführer von Robomat.
Um die hohen Anforderungen an Traceability und Qualität im Automobilumfeld zu erfüllen, setzt man auf Systeme zur Kraft-Weg-Überwachung von Kistler. Insgesamt kommen vier piezoelektrische Kleinkraftsensoren vom Typ 9217A plus die entsprechenden Auswertesysteme Maxymos BL in der neuen Anlage zum Einsatz. „Neben den guten Erfahrungen in der Vergangenheit gaben vor allem der kleine Kraftbereich und die sehr niedrige Ansprechschwelle den Ausschlag für Kistler“, so Zimmermann. Die gemessenen Kenngrößen werden während des Prozesses aufgezeichnet und visualisiert; darüber hinaus dienen die definierten Kriterien zur automatischen Sortierung von Gut- und Schlechtteilen im Prozess. Geprüft werden sowohl die Federkraft als auch die Kraft beim Aufsetzen des Deckels der Sicherungen.
Auch die Sensoren selbst werden geprüft: „Das Besondere an dieser Anlage ist, dass die Messtechnik im Prozess selbst gegengeprüft wird. Etwa alle 100 Teile findet eine Messung der Sensorik statt: Das heißt, es wird nachgeschaut, ob die Sensoren noch das erfassen, was sie sollen“, betont Zimmermann. „Getrieben wird diese Entwicklung von den Anforderungen in der Automobilindustrie. Laut der Norm IATF 16949 der International Automotive Task Force für sicherheitskritische Bauteile muss die Messmittelfähigkeit regelmäßig im Fertigungsprozess überprüft werden. Der Endkunde hat diese Eigenschaft eigens bei uns vor Ort auditiert“, ergänzt André Schürmann, Head of Automation & Maintenance bei Schurter.
Die Kombination aus anspruchsvollen Kundenvorgaben, zu erfüllender Norm und Komplexität der Anlage führte dazu, dass ein neues, ungeahntes Niveau bei der Qualitätsdatenerfassung erreicht wurde: „Pro Sicherung werden 76 spezifische Datensätze erfasst und in einer zentralen Datenbank gespeichert – zusätzlich zu Kraft und Weg auch Ofentemperatur, Lufttemperatur und viele weitere Größen. Das ist die umfassendste Erfassung von Qualitätsdaten, die wir bis dahin in einer Anlage realisiert haben“, sagt Zimmermann.
Mehrwert durch intuitive Messtechnik
Zwar ist nach etwa einem Jahr Entwicklungszeit die Abnahme durch den Endkunden bereits erfolgt, dies ist aber noch nicht gleichbedeutend mit der angestrebten 24/7-Volumenproduktion. In Phase zwei werden daher kritische Faktoren wie Materialien, Anlageneinstellungen und weitere Parameter intensiv getestet und optimiert. „In Bezug auf die Messtechnik war dank der intuitiven Bedienbarkeit der Systeme kein großer Aufwand nötig“, erinnert sich Schürmann. „Wir hatten Produkte von Kistler bereits zuvor eingesetzt und können uns daher auf Performance, Service und Preis-Leistungsverhältnis verlassen“, sagt Zimmermann. „Andere Teile der Anlage erfordern aufgrund der hohen Komplexität jedoch einen gewissen Inbetriebnahme- und Optimierungsaufwand. Der Vorteil ist, dass nach Zielerreichung die Einstellungen direkt für eine zweite Anlage übernommen werden, um die geplanten hohen Stückzahlen abdecken zu können.“ Auch dann werden Maxymos & Co. wieder mit an Bord sein und durch die doppelte Prüfung dafür sorgen, dass die Sicherungen halten, was sie versprechen.
Schürmann gibt einen Ausblick auf das, was kommen wird: „Für E-Mobilität und Industrie 4.0 müssen Anlagen immer intelligenter werden. Condition Monitoring, Predictive Maintenance und Traceability auf Losgröße werden zunehmend zum Standard gehören. Das erfordert Messtechnik, die sich leicht integrieren und intuitiv bedienen lässt sowie präzise und verlässliche Ergebnisse liefert. Qualitätsüberwachung im Prozess liefert klaren produktiven Mehrwert und wird daher mehr und mehr in die industrielle Fertigung integriert.“ ■
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