Interview

„Ohne smarte Sensorleitung keine Industrie 4.0“

| Autor: Sandra Häuslein

Michael Mayer-Rosa (re.) zeigt an einem Modell einer Transportstrecke die verbauten Smart-Core-Kabel, deren Ausfall dort simuliert werden kann.
Michael Mayer-Rosa (re.) zeigt an einem Modell einer Transportstrecke die verbauten Smart-Core-Kabel, deren Ausfall dort simuliert werden kann. (Bild: S.Häuslein/konstruktionspraxis)

Letztes Jahr hat Leuze electronic seine Smart-Core-Technologie vorgestellt. Nun kommen die „smarten“ Sensorleitungen auf den Markt. Michael Mayer-Rosa, Leiter des Geschäftsbereichs Supplementary Products, spricht über Details.

Wir haben bereits im Sommer 2017 über Smart-Core-Leitungen gesprochen. Was ist seither passiert?

Hier muss ich ein wenig ausholen: Alle sprechen immer von Industrie 4.0 und von Sensoren, die Daten sammeln und kommunizieren müssen. Auf der anderen Seite haben wir die Steuerungsseite, die das dann alles verarbeiten muss, in die Cloud kommuniziert etc. Was mir dabei auffällt ist, dass keiner über die Verbindung zwischen den Sensoren und der Steuerung spricht. Ohne Intelligenz in der Sensorleitung ist das Thema Industrie 4.0 nicht vollständig.

Aus diesem Grund haben Sie die Smart-Core-Technologie entwickelt...

Ja, richtig – wir haben überlegt, wie wir das Kabel sprechen lassen können. Wir wollten eine Lösung entwickeln, die einfach funktioniert, damit sie jeder anwenden kann.

Unser Konzept funktioniert mit einer Opferleitung. Diese haben wir nun über ein Jahr erfolgreich getestet: Ausfallzeiten, Umgebungsbedingungen, Torsion, Bewegung etc. Es spielen sehr viele Faktoren eine Rolle, die auf das Kabel einwirken und so zu einem Kabelbruch führen können. Wir haben viel gemessen und simuliert um eine möglichst genaue Lebensdauervoraussage machen zu können. Zudem haben wir 2900 Kunden angeschrieben um abzuklären „Wie wichtig ist Predictive Maintenance“, „Welche Ausfallraten haben Unternehmen“. Und wir haben sogenannte Servicekosten definiert. Fällt eine Maschine aus, muss ein Servicetechniker vor Ort den Fehler suchen und den Schaden beheben. Diese Zeit und daraus resultierende Kosten haben wir hochgerechnet und sind zum Ergebnis gekommen, dass Sensorleitungen mit Smart-Core-Technologie zwar etwas teurer in der Anschaffung gegenüber Standardprodukten sind, das Unternehmen dennoch Kosten spart – da ein Servicetechniker keine ungeplanten Wartungsarbeiten durchführen muss. Einsparungen aus reduzierten Maschinenstillständen kommen noch dazu. Denn daraus resultierenden Produktionsausfall haben wir nicht berücksichtigt.

Nach diesen umfangreichen Analysen und der langen Entwicklungszeit, gehen wir nun mit den Kabeln auf den Markt.

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Und wie funktioniert die Technologie nun genau?

Die Idee kam mit der IO-Link-Technik, da hier ein PIN frei ist. Dies nutzen wir um eine Vorausfallwarnung (Predictive Maintenance) zu ermöglichen.

Im Kabel befindet sich eine integrierte Opferader. Die Eingangsspannung von 24 V wird bereits im Steckerkopf gebrückt – PIN1 auf PIN2 – und über einen Eingang an der Steuerung ausgewertet. An der Steuerung wird bei Bruch der Opferader der Signalpegel ausgewertet.

Die Krux liegt in der Zusammensetzung des Materials der Opferader. Dabei handelt es sich nicht um eine einfache Kupferleitung, sondern die Ader besteht aus speziell definiertem Metall mit einer genau definierten Menge an Litzen gemäß unseren getätigten Tests. So dass wir sicher gehen können, dass die Opferader vor den anderen Adern bricht, bei etwa 80 % der Lebensdauer der Gesamtleitung. Der Anwender hat dann noch ausreichend Zeit eine Wartung einzuplanen.

Ich habe von Anwendern gehört, dass Sensorleitungen oftmals nur auf kurzen Strecken fest verlegt sind. Ihre Technologie macht aber vor allem bei bewegten Leitungen Sinn. Widerspricht sich das?

Anwender tun dies bislang, damit sie eben eine geringere Ausfallrate haben. Mit unserer Technik können sie die Leitungen verlegen, wo und wie sie wollen. Aufwändige Fixierungen und umständliche Festverlegungen sind nicht mehr notwendig. So können Maschinen einfacher und flexibler gestaltet werden.

Zudem kann man in Schleppketten rechtzeitig genau sehen, welche Leitung Ihren Lebenszyklus erreicht hat.

Aber könnte man die Technologie auch auf andere Leitungstypen adaptieren?

Theoretisch ja. Dafür müsste allerdings die Opferader für den jeweiligen Leitungstyp neu definiert werden. Jeder Leitungstyp benötigt quasi eine speziell definierte Opferader, die auf deren Aufbau und Stärke in Verbindung mit Umgebungsbedingungen, Bewegungen und anderen Faktoren abgestimmt ist. Da wir Spezialisten für Sensoren und deren Leitungen sind, haben wir uns zunächst auf diesen Leitungstyp fokussiert.

Was denken Sie – wie wird der Markt die neue Technologie annehmen?

Bei unseren Befragungen standen von 2900 Kunden ca. 80 % der Technologie und dem Mehrwert daraus positiv gegenüber. Wir gehen also davon aus, dass die Resonanz hoch sein wird. In den Musterbestellungen spiegelt sich dieser Prozentsatz auch wider.

In einem weiteren Schritt wollen Sie komplexere Technik einsetzen. Wie sieht diese aus?

Wir möchten zusätzliche Elektronik in den Steckerkopf der Leitungen integrieren. Damit wären weitere Messungen möglich, z.B. Übertemperatur und mechanische Belastungen wie Quetschung, Überdehnung, usw. Die Variante steckt allerdings noch in der Entwicklung.

Vielen Dank Herr Mayer-Rosa.

Tipp: Anwendertreff Maschinenkonstruktion Verfügbarkeit und Produktivität, Flexibilität, Adaptivität – diese Ziele erreichen Konstrukteure und Entwickler bis heute mithilfe klassischer Technologien und Methoden. Doch angesichts zunehmender Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen stellt sich die Frage: Wo bieten sich neue Maschinenkonzepte an, wo spielen bewährte Technologien ihre Stärken auch in Zukunft aus? Der Anwendertreff Maschinenkonstruktion will diese Fragen klären und konkrete Lösungsansätze aufzeigen.
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