Smart Plastics for longer life – Industrie 4.0 bei Igus

Smart Plastics for longer life - Industrie 4.0 bei Igus

Das Unternehmen Igus befasst sich seit über 50 Jahren mit Kunststoffen (smart plastics) für die Bewegung in der Industrie. Was aber haben Kunststoffe mit Industrie 4.0 zu tun? Das wollte ich bei meinem Besuch in Köln herausfinden. Eine spannende Reise durch die Welt der Kunststoffe hat mich erwartet.

Isch mööch zo Fooß noh Kölle gon – so formuliertes es einst der Liedermacher Willi Ostermann in seinem populären Mundartlied in kölschem Dialekt, das immer noch als inoffizielle Kölner Stadthymne gilt. Ich habe mich aber nicht zu Fuß nach Köln aufgemacht, sondern bin mit meinem Tretroller angetreten, um die großen Distanzen durch die Igus-Produktion heute schneller zu überbrücken. Denn hier auf meinem Weg möchte ich nicht nur mehr über die neuesten Kunststoffprodukte erfahren, sondern vor allem mehr über die Philosophie von Igus, die man in Sachen ­Industrie 4.0 verfolgt. Wie kann man also Hochleistungs-Kunststoffe durch integrierte Sensoren fit macht für die Fabrik der Zukunft?

Chefredakteur Dirk Schaar im Gespräch mit igus-Geschäftsführer Frank Blase (rechts)
Chefredakteur Dirk Schaar im Gespräch mit igus-Geschäftsführer Frank Blase (rechts)

Intelligenz in die Wiege legen
Motion Plastics sind Hochleistungskunststoffe für die Bewegung. Sie sind seit vielen Jahre in den weltweit unterschiedlichsten Applikationen, Regen, Salz, extremen Temperaturen, sind resistent ­gegen Öl oder Chemikalien, sind leichter, dynamischer, energieeffizienter als vergleichbare Lösungen und dazu noch günstig. Reichten diese Fähigkeiten bisher in den meisten Anwendungsfällen aus, kommen im Zeitalter von Industrie 4.0 und vernetzter Produktion ganz neue Herausforderungen auf den Spezialisten Igus zu. Daher ist das Kölner Unternehmen nun den nächsten Schritt gegangen: intelligente Smart Plastics. Das Ziel ist klar: Die vorausschauende Wartung der Produkte soll noch einfacher werden und die Kosten in der Produktion der Zukunft sollen weiter gesenkt werden. Die Anforderungen des Kunden kennt auch Igus-Geschäftsführer Frank Blase: „Wir wollten dem Wunsch vieler Kunden nach verbesserter Aussage­fähigkeit zu Wartungsintervallen oder Ausfallwahrscheinlichkeiten unserer Produkte nachkommen. Das haben wir mit unseren neuen Smart Plastics erreicht.“
Basis für die neuen Entwicklungen sind dabei die umfangreichen Tests im 2 750 m² großen Testlabor hier in Köln. So sind die Entwickler bereits seit vielen Jahren in der Lage, genaue Aussagen über die Lebensdauer der Motion Plastics zu treffen. „Die notwendige Intelligenz ist ihnen insofern in die Wiege gelegt, als dass unser ­Labor die Geburtstätte unserer Produkte ist und sie die Intelligenz in Form von Testdaten erhalten. Diese Daten und alle, die im Leben des Produkts weiter dazu kommen, können den Produkten jetzt ­digital mitgegeben werden.“

Harald Nehring (rechts) erklärt mir die Funktionsweise von isense
Harald Nehring (rechts) erklärt mir die Funktionsweise von isense

Den Ausfall vorhersagen
Noch einen Tritt und ein paar Meter und ich bin am nächsten Ziel angekommen. Hier im Testlabor treffe ich Harald Nehring, Prokurist E-Kettensysteme bei Igus, der mir sicherlich genau sagen kann, was nun die Kunststoffe mit Industrie 4.0 zu tun haben: „Jede Menge sogar. Auf der einen Seite kommen mittlerweile in der Produktion der Kunststoffe, als auch bei deren Vertrieb, intelligente und vernetzte Automatisierungssysteme zum Einsatz. Auf der ­anderen Seite ist es unser Ansatz, die Intelligenz, die Industrie 4.0 mit sich bringt, direkt in unsere Produkte zu integrieren.“ Wie das geht? Ganz einfach: Die isense Produktfamilie umfasst unterschiedliche Sensoren und Überwachungsmodule. Sie erfassen im laufenden Betrieb den Verschleiß und geben Alarm, sobald eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist. Werden Messwerte überschritten, weisen die intelligenten Produkte frühzeitig auf den notwendigen Austausch hin. Durch die Vernetzung mittels des Igus Communication Moduls icom erfolgt danach die direkte Integration z. B. in die jeweilige unternehmensweite Infrastruktur. „Ab da entscheidet der Kunde dann selbst, wie mit den Daten umgegangen werden soll, weiß Harald Nehring. Eine optionale Anbindung an das Igus Datacenter eröffnet zukünftig weitere Möglichkeiten: individuelle Lebensdauerberechnung und Optimierung der Geschäftsprozesse. Hierzu gehören z. B. Wartungsbeauftragung oder Ersatzteilbestellung. Durch permanente Zustandsmessungen und das Gegenrechnen mit den Parametern der Anlage sowie den tausenden Versuchsdaten aus dem Testlabor lässt sich so auch im Realbetrieb das reibungslose Funktionieren zuverlässig vorhersagen. Die Vorteile liegen für Harald Nehring jedenfalls auf der Hand: „Dank ­unserer Smart Plastics steigt die Anlagenverfügbarkeit und die Wartungskosten sinken. Verlängerte Lebensdauer, reduzierter Energieverbrauch und erhöhte Sicherheit sind die weiteren Vorteile.“

Von Kette bis Leitung
Im Rahmen von isense hat Igus bereits drei intelligente Produkte vorgestellt: Energieketten, Linearlager und Leitungen. Bei der intelligenten Energiekette wird der Abnutzungszustand laufend durch einen eingearbeiteten Sensor-Chip überwacht. Ist der Abrieb so weit fortgeschritten, dass sich die Lebensdauer der E-Kette dem Ende zuneigt, meldet der Chip dieses. Eine rechtzeitige Reparatur bzw. ein Austausch lassen sich planen und Ausfallzeiten werden minimiert. Hierzu stehen in der isense-Familie Module zur Überwachung der Zug-/Schubkräfte von Energieketten und zur Bruchermittlung eines Kettenglieds durch Fremdkörper oder Vandalismus. Ein im Kunststoff des Linearlagers integrierter, nachrüstbarer ­Sensor meldet mittels Funk-Technologie, wenn der Verschleiß den Ausfall einer Linearführung für wahrscheinlich werden lässt. Ein rechtzeitiger Wechsel des Lagers verhindert unvorhergesehene Ausfälle und unnötige Kosten.
Typische Anwendungsbereiche finden sich dort, wo vorausschauende Wartung gefordert wird, z. B. in Hafenanlagen, in Kranen oder in Automobilwerken. Erste Testanlagen laufen erfolgreich im eigenen Unternehmen und auch bei verschiedenen Kunden sind schon Systeme im Testeinsatz. „Überall dort, wo lange Verfahrwege, hohe Geschwindigkeiten und große Verfahrhäufigkeiten gegeben sind, ­erhöht sich das Ausfallrisiko. Somit sind diese Applikationen für uns von besonderer Relevanz und hier haben wir bisher nur positive ­Erfahrungen machen können“, erklärt mir Harald Nehring.

Rainer Rössel: „Leitungen werden die zentrale Rolle bei Industrie 4.0 spielen.“
Rainer Rössel: „Leitungen werden die zentrale Rolle bei Industrie 4.0 spielen.“

Mehr als nur Garantie
Fehlen also noch die Leitungen. Hierzu muss ich mich allerdings auf den Weg nach Stuttgart zur Messe Motek begeben. Mit dem Roller fahre ich natürlich nicht die ganze Strecke, nehme ihn aber mit. Hier treffe ich Rainer Rössel, Leiter des Geschäftsbereichs Chainflex Leitungen: „Wir bieten in unserem Chainflex Programm schon heute 27 verschiedene Ethernet- und 29 verschiedene LWL-Leitungen für die Dauerbewegung ab Lager an. Diese große Vielfalt beruht dabei auf dem Bestreben, die unterschiedlichsten mechanischen Anforderungen im Markt zu erfüllen, ohne dabei die Kosten aus den Augen zu verlieren. Ganz nach unserem Motto „die günstigste Leitung, die sicher funktioniert, ist die richtige.“ So gibt es für fast alle denkbaren bewegten Anwendungen elektrisch gleiche aber mechanisch unterschiedliche Leitungen, die sich für verschiedene Fälle eignen: Für lineare oder Torsionsbewegungen, für besonders tiefe Temperaturen, für sehr enge Biegeradien, für hängende Anwendungen und so weiter. Da Igus Hersteller sämtlicher Komponenten eines Systems für die Energie- und Datenübertragung ist, ist es möglich, diese optimal aufeinander abzustimmen. Diese Komplettsysteme aus Ketten, Leitungen und weiteren Zubehör­teilen werden ebenfalls im Labor getestet, wodurch die Sicherheit gewährleistet werden kann.
„Hier bei Igus werden ausschließlich Leitungen konfektioniert, die bereits heute eine im Markt einzigartige Garantie von 36 Monaten bieten. Für Anlagen aber, die wesentlich länger, dynamischer und vollbeschäftigt laufen, wünschen sich viele Betreiber Bauteile, deren Lebensdauer sich nicht nur online berechnen lässt, sondern die zusätzlich auch im Realbetrieb permanent eine Rückmeldung zu ihrem Zustand geben. Für maximale Verfügbarkeit und Betriebssicherheit“, weiß Rainer Rössel. So gibt es für die mechanische Überwachung der Energieketten oder auch für die Überwachung der elektrischen Eigenschaften der Leitungen jeweils eigene isense Systeme. Diese in Kombination bieten eine komplett überwachte Energie- und Datenübertragung. Jede Chainflex Leitung kann dazu an das isense CF.Q angeschlossen werden. Dieses System misst verschiedene Parameter und vergleicht diese laufend mit den Testdaten aus vielen 100 Millionen elektrischen Messungen der vergangenen 25 Jahre. Werden Grenzwerte überschritten, informiert die Leitung den Betreiber, der daraufhin den Austausch planen kann. Das isense-System für die intelligente Leitung ist mobil und kompakt, es wird durch neue Erkenntnisse aus dem Testlabor ständig aktualisiert.

Auf der Messe Motek kann ich mir die Funktion von isense live anschauen
Auf der Messe Motek kann ich mir die Funktion von isense live anschauen
Drei Produktreihen sind bereits mit isense erhältlich
Drei Produktreihen sind bereits mit isense erhältlich

Leitungen mit Schlüsselrolle
Wie aber passen die Leitungen und Energieketten von Igus und ­Industrie 4.0 eigentlich zusammen? Hierzu Rainer Rössel: „Wenn wir davon ausgehen, dass die Maschinen bei Industrie 4.0 viel mehr miteinander kommunizieren müssen, auch mit der Außenwelt, ist eine sichere und schnelle Datenübertragung der Key bei der Umsetzung. Die sichere Datenübertragung ist also das Maß der Dinge – und das noch bewegt in der Energiekette mit den richtig konzipierten Leitungen, dauerbewegt mit Funktion. Daher ist Industrie 4.0 für Igus das wesentliche Entwicklungspotenzial für die nächsten Jahre.“
Die Anforderungen der Kunden, denen sich das Kölner Unternehmen stellen muss, stehen auf jeden Fall fest: Die sichere und schnelle Datenübertragung. Und zwar in verschiedener Hinsicht: Im Sinne von elektrischer Sicherheit, wo Leitungen einen hohen EMV-Schutz bieten, auch bei kontinuierlicher Bewegung. Und im Sinne von mechanischer Sicherheit, dass keine ungeplanten Ausfälle durch Ader- oder Mantelbrüche auftreten. „Leitungen werden also definitiv die zentrale Rolle bei Industrie 4.0 spielen, denn ohne sichere Datenübertragung wird die Smart Factory nicht funktionieren“, ist sich Rainer Rössel sicher.
Ich bin am Ende meiner Reise durch die Igus-Welt angelangt und durfte jede Menge über die Aufgabenstellungen und Umsetzungen auf dem Weg zur digitalen Fabrik erfahren. Fasziniert hat mich, was in naher Zukunft möglich sein wird: „Online konfigurieren und ­online bestellen, anschließend innerhalb von 24 Stunden geliefert bekommen – vor dieser Aufgabe stehen wir in der Industrie. Hier ist es eine Herausforderung, aber gleichzeitig auch unser Anspruch, als Lieferant eine Vorreiterrolle zu spielen“, so Frank Blase. Die Kunststoffprodukte von Igus haben jedenfalls sehr viel mehr mit Indus­trie 4.0 zu tun, als ich dachte – Sie spielen sogar eine Hauptrolle!

www.igus.de


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Was haben Kunststoffe aus Köln eigentlich mit Industrie 4.0 zu tun?

Herr Blase, welchen Stellenwert hat Industrie 4.0 heute schon bei igus?

Einen enorm hohen Stellenwert. Daher unternehmen wir gerade die mit Abstand größte IT-Investition unserer Firmengeschichte. Wir haben dabei festgestellt, dass wir alles anpacken müssen, um den Prozess vom Erstkontakt bis zum After Sales zu automatisieren. Für uns ergeben sich damit große Chancen für die Zukunft unseres Unternehmens.

Sprechen wir noch von Visionen oder sind wir schon in der Realisierung angekommen?

Die Entwicklungen werden deutlich schneller vorangetrieben, als ich mir das vorgestellt hatte. Nehmen wir nur als Beispiel die bereits 100 selbstfahrenden Taxen in Pittsburg – da hätten wir auch nicht gedacht, dass solch ein Projekt so rasant umgesetzt wird. Wir sind also mitten in der Realisierung. Für uns ist es die Aufgabe, unsere Millionen von Produktvarianten so aufzustellen, dass diese innerhalb kürzester Zeit lieferbar sind. Das gleiche gilt für die Entwicklung der Smart Products. Die Bereitschaft für die nächsten Schritte ist auf jeden Fall da.

Welche Auswirkungen
hat Industrie 4.0 und die vernetzte Produktion auf die Mitarbeiter bzw. auf die Führungsebene von igus?
Wir stecken in einer starken Umbruchphase. Da wird die Frage kommen, ob wir als Führungskraft schnell alt oder obsolet werden, oder uns rasch auf die neuen Herausforderungen einstellen können. Auch die Mitarbeiter spüren den Umbruch und die Gefahr des Wegfalls von Arbeits-plätzen. Unser Ziel muss daher sein, die Menschen mit neuen Aufgaben zu beschäftigen. Das lässt sich nur über Wachstum kompensieren.

Ist Industrie 4.0 also Chefsache?
Alle wichtigen Entscheidungen, die ein Unternehmen in eine bestimmte Richtung lenken, müssen letztlich Chefsache sein. Wir müssen die Themen, wie Industrie 4.0, vorleben. Ich habe mich zum Beispiel heute morgen wieder zwei Stunden mit den Smart Plastics beschäftigt, denn es ist wichtig, den Weg gemeinsam mit unseren begeisterten Mitarbeitern zu gehen.

Wie setzt igus Industrie 4.0 in der eigenen Produktion ein?
Über die vergangenen 25 Jahre war unsere Produktion nur begrenzt digitalisiert. Die entscheidenden Schritte hin zu Industrie 4.0 kommen erst jetzt. Daran arbeiten wir fieberhaft. Denn man kann sagen, dass wir für uns selbst der beste Pilotkunde sind, weil unsere eigene Produk­tion alle Voraussetzungen mitbringt und so gerade zum Schaufenster für Low-Cost-Automation heranwächst.

Wo möchte igus in den nächsten fünf bis zehn Jahren stehen?
In fünf Jahren soll jedes igus-Produkt, das älter als sechs Monate ist, komplett konfigurierbar, automatisiert hergestellt und in kürzester Zeit beim Kunden sein – und das weltweit. Weiterhin werden wir mit neuen smart plastics dem Kunden zusätzliche Mehrwerte bei der Wartung der Produkte bieten. Und noch viel wichtiger: Wir haben die Lösungen, die zeigen, was Kunststoffe alles leisten können. Daher soll Igus auch die erste Adresse für Bewegungsverbesserungen aller Art sein.


Das Video zum Artikel findet ihr hier:

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Dirk Schaar

About Dirk Schaar

Ich bin seit fast 20 Jahren in Automatisierung und Antriebstechnik unterwegs, weil mich die Technik-Themen immer wieder faszinieren und begeistern. Ich möchte meine Entdeckungen, Erlebnisse und Recherchen gerne mit meinen Lesern teilen - ob online oder in Print - und sie durch ihre Arbeitwelt begleiten. Industrie 4.0 und vernetze Technologien spielen dabei heute und in Zukunft eine wichtige Rolle. Möglichst viele Facetten möchte ich bei SUMMER OF ENGINEERING aufzeigen - informativ, tiefgreifend, spannend, menschlich, lesenswert und charmant.