Auf die Dosis kommt es an

Trennmittel sind in der industriellen Produktion wichtig. Dabei ist die richtige Mischung aus Chemie und Wasser entscheidend, sonst drohen Probleme. Das Freudenberg-Unternehmen Chem-Trend hat ein Überwachungssystem für das Internet der Dinge entwickelt, um solchen Schwierigkeiten wirkungsvoll vorzubeugen.

Viele von uns haben es schon in der Küche erlebt:  Bleibt der Kuchenteig nach dem Backen in der Form kleben, war die Arbeit umsonst. Gravierender für die Industrie sind die Folgen beim „Backen“ von Kunststoffteilen. Würden hier Formprodukte an den Formen anhaften, gäbe es massive Schäden an den teuren Produktionsmaschinen, hohe Ausschussquoten oder Produktionsausfälle. Trennmittel verhindern das. Dabei handelt es sich um hochspezialisierte chemische Produkte, die eine Reihe nützlicher Eigenschaften haben, um zum Beispiel ein Teil aus einer Form zu lösen. Ohne sie geht nichts in der Produktion von sehr vielen Artikeln des täglichen Lebens, seien sie aus Aluminium, Polyurethan, Gummi, Epoxid, Fiberglas, Holz- oder Kohlefaser.

Trennmittel, die in der Freudenberg Gruppe vom Tochterunternehmen Chem-Trend hergestellt werden, erreichen viele Nutzer als Konzentrat. Diese verdünnen es dann in ihrer Fabrik entsprechend der eigenen Anforderungen, teilweise in sehr geringen Mengen von weniger als einem Prozent der Gesamtmischung. Die Gefahr einer Fehldosierung ist daher sehr hoch. Wenn die Chemikalienkonzentration im Trennmittel zu hoch oder zu niedrig ist, sind Schäden am Produkt oder gar Produktionsausfälle vorprogrammiert. „Die Kontrolle dieses Prozesses erforderte bisher eine regelmäßige Probenentnahme“, erklärt Rob Curtis, der Technikchef (Director of Global Engineering) des Unternehmens ist. Eine genaue Messung war bisher nur im Labor möglich und sehr zeitintensiv. Hunderte oder sogar Tausende von Teilen konnten bis zum Vorliegen des Ergebnisses hergestellt worden sein, ohne dass den Produktionsverantwortlichen klar war, ob das Mischverhältnis innerhalb der Spezifikation war.  Dadurch wurde viel Ausschuss produziert.

Das DilutionIQ Überwachungssystem ist klein und kann nur in ein paar Stunden beim Kunden installiert werden.

Digitales Monitoring in Echtzeit

Doch diese Zeiten sind vorbei. Curtis und sein Team haben ein computergestütztes Überwachungssystem der Trennmittel-Verdünnungsrate entwickelt. Über diese eigens entwickelte, konstruierte und programmierte Anwendung namens „DilutionIQ“ können sowohl die Kunden als auch Chem-Trend während der Produktion einen Echtzeit-Fernzugriff auf die aktuellen Messergebnisse des Systems sowie auf die komplette Datenhistorie vornehmen. Dank einer App geschieht dies unabhängig von Ort und Zeit über Handys, Computer oder Tablets. Sollte es Abweichungen vom Sollwert geben, alarmiert das System den Nutzer automatisch. „DilutionIQ gibt dem Kunden Sicherheit, dass sein Prozess unter Kontrolle ist und keine teuren Schäden oder Produktionspausen drohen“, fasst Curtis die Vorteile zusammen. Die Entwicklung solcher vollständig digitalen und vernetzten Monitoring-Lösungen setzt sich unter dem Oberbegriff „Internet der Dinge“ (Internet of Things/IoT) inzwischen immer mehr durch. „Als wir allerdings 2012 mit der Arbeit an dem Projekt begannen, war uns 'IoT' noch völlig unbekannt“, erinnert sich der Ingenieur. „Wir mussten eine steile Lernkurve überwinden.“

Chem-Trend kannte damals keinen Anbieter, der eine schlüsselfertige Lösung in der Schublade hatte. Nachdem eine hausinterne Projektgruppe festgestellt hatte, dass die Echtzeit-Ermittlung der Dosierung zuverlässig funktionierte, mussten für die Übermittlung und für die Visualisierung der Messergebnisse geeignete Partner gefunden werden. Die hatten zuvor noch nie zusammengearbeitet, und für jeden gab es neuartige Projektbereiche.

„Wir sprachen zwar alle Englisch, hatten aber trotzdem manchmal das Gefühl, dass wir einen Dolmetscher brauchen, um unsere einzelnen Fachgebiete verständlich zu kommunizieren“, erklärt Curtis rückblickend die Anfangsschwierigkeiten. Während das gegenseitige Verständnis der Beteiligten jedoch schnell wuchs, war eine andere Herausforderung deutlich zeitintensiver. Denn mit der Übermittlung sensibler Produktionsdaten auf externe Server oder Clouds taten sich die Kunden vor einigen Jahren noch deutlich schwerer als heute. Die Verbindung der Applikation mit den einzelnen Kundenstandorten und ihren hohen Firewalls unter Wahrung der höchsten Datenschutzstandards war ein mehrjähriger Prozess. „Man sollte sich nicht vom Hype täuschen lassen: IoT-Projekte sind nicht unkompliziert, zumindest noch nicht“, bilanziert Curtis.

Die beiden Grafiken, die DilutionIQ Benutzern zur Verfügung stehen, zeigen die Trennmittel-Verdünnungsrate für jede gemischte Charge (obere Grafik) und den Verbrauch von Wasser und Konzentraten (untere Grafik) über die Zeit auf. Die Daten liefern großen Mehrwert für die Nutzer und bieten die Möglichkeit, ihre Prozesse zu kontrollieren und alle Abweichungen zu erkennen. Die Nutzer können auch in die Vergangenheit schauen, um alle Qualitätsprobleme nachzuverfolgen, die aus der Trennmittel-Anwendung resultieren könnten.

Gemeinsam das Internet der Dinge gestalten

Seit Ende 2016 besitzt DilutionIQ die Serienreife und ist seit Anfang 2017 bei Kunden im Einsatz. Nach wie vor hat Chem-Trend mit seinem Messsystem ein Alleinstellungsmerkmal unter den Anbietern. „Das stärkt unsere Position als Technologieführer in verschiedenen Produktionsbereichen, insbesondere in der Druckgussbranche“, sagt Curtis. Inzwischen zählt er über 60 Installationen in Nordamerika und Europa, vor allem bei Produzenten von Haushaltswaren, Automobilzulieferern oder Reifenherstellern.

Dabei wird es nicht bleiben, denn DilutionIQ soll nach und nach weltweit ausgerollt werden. Chem-Trend plant auch, die Verfügbarkeit des Überwachungssystems über die Messung der Verdünnungsquoten hinaus zu erweitern und entwickelt derzeit ein zweites innovatives System, das im Jahr 2020 eingeführt werden soll. Auch die Schwesterunternehmen in der Geschäftsgruppe Freudenberg Chemical Specialities profitieren bei ihren IoT-Projekten von den Erfahrungen, die Curtis und sein Team bei Chem-Trend während der Entwicklung sammelten. „Die Aufgabenstellung ist für uns alle eigentlich immer sehr ähnlich: Datensammlung und -visualisierung während des Produktionsprozesses unserer Kunden mit Hilfe von Sensoren.“ Sowohl Klüber Lubrication als auch SurTec arbeiten derzeit an entsprechenden Lösungen, die mittelfristig alle über eine Plattform in einer Cloud verarbeitet werden sollen. Schon in naher Zukunft dürfen sich Freudenberg-Kunden über weitere digitale Werkzeuge freuen, mit denen sie ihre Herstellungsabläufe optimieren können.

Die beiden Grafiken, die DilutionIQ Benutzern zur Verfügung stehen, zeigen die Trennmittel-Verdünnungsrate für jede gemischte Charge (obere Grafik) und den Verbrauch von Wasser und Konzentraten (untere Grafik) über die Zeit auf. Die Daten liefern großen Mehrwert für die Nutzer und bieten die Möglichkeit, ihre Prozesse zu kontrollieren und alle Abweichungen zu erkennen. Die Nutzer können auch in die Vergangenheit schauen, um alle Qualitätsprobleme nachzuverfolgen, die aus der Trennmittel-Anwendung resultieren könnten.


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