Feh­ler in Maschi­nen und Anla­gen ver­läss­lich aufspüren

Wis­sen­schaft­ler des Fraun­ho­fer-Insti­tuts für Zer­stö­rungs­freie Prüf­ver­fah­ren IZFP in Saar­brü­cken haben ein Sen­sor­sys­tem ent­wi­ckelt, wel­ches anhand einer akus­ti­schen Geräusch­be­wer­tung, ähn­lich dem mensch­li­chen Gehör, Feh­ler oder Unre­gel­mä­ßig­kei­ten in Anla­gen und Maschi­nen schnell und zuver­läs­sig erken­nen kann. Das “hören­de” Sen­sor­sys­tem Acous­tiX ist bereits erfolg­reich bei John Dee­re, dem ame­ri­ka­ni­schen Welt­markt­füh­rer im Bereich der Land­tech­nik, zur Prü­fung von Mäh­dre­scher-Schneid­wer­ken im Einsatz.
Sind Groß­ma­schi­nen und Anla­gen bereits im Betrieb, kön­nen Defek­te oder feh­ler­haft mon­tier­te Kom­po­nen­ten zum Aus­fall von Maschi­nen und somit zu Pro­duk­ti­ons­still­stän­den sowie wirt­schaft­li­chem Ver­lust füh­ren. Daher ist eine Qua­li­täts­si­che­rung bereits vor der Inbe­trieb­nah­me bzw. nach der End­mon­ta­ge von Anla­gen und Maschi­nen von erheb­li­cher Bedeu­tung. Doch wel­che Mög­lich­kei­ten gibt es, um die kor­rek­te Mon­ta­ge und Funk­ti­on von Anla­gen oder Maschi­nen ver­läss­lich und ohne gro­ßen Auf­wand zu erken­nen? For­scher des Fraun­ho­fer IZFP haben sich mit die­ser The­ma­tik inten­siv beschäf­tigt und eine objek­ti­ve Prüf­lö­sung ent­wi­ckelt, die zur Mon­ta­ge­end­kon­trol­le sowie zur dau­er­haf­ten Qua­li­täts­über­wa­chung von sich bewe­gen­den oder rotie­ren­den Maschi­nen und Anla­gen ein­ge­setzt wer­den kann.

Zuver­läs­sig Feh­ler auf­spü­ren ohne auf­wen­di­ges Kalibrieren

Maschi­nen und Anla­gen erzeu­gen im Betrieb cha­rak­te­ris­ti­sche Schwin­gun­gen und damit Geräu­sche: Die­se geben Aus­kunft über die Qua­li­tät, da Mon­ta­ge­feh­ler oder sons­ti­ge Defek­te oft­mals eine Ver­än­de­rung der “nor­ma­len” Betriebs­ge­räu­sche ver­ur­sa­chen. Häu­fig ist das Mon­ta­ge­per­so­nal mit einem guten “Gehör” und lan­ger Erfah­rung mit die­ser “Prüf­auf­ga­be” betraut. Das mensch­li­che Gehör unter­liegt aller­dings einer gewis­sen Sub­jek­ti­vi­tät: Die­ses ermü­det nach einer bestimm­ten Zeit oder wird durch Umge­bungs­lärm nega­tiv beein­flusst. Auf dem Markt ver­füg­ba­re akus­ti­sche Prüf­sys­te­me erfor­dern oft­mals eine Anpas­sung bzw. Kali­brie­rung, ins­be­son­de­re wenn die zu prü­fen­den Anla­gen oder Maschi­nen auch nur gering kon­struk­tiv ver­än­dert wer­den müssen.

Intel­li­gen­tes und schnel­les Ana­ly­se­ver­fah­ren für viel­sei­ti­ge indus­tri­el­le Einsatzbereiche

Das Sen­sor­sys­tem Acous­tiX nutzt die Daten indi­vi­du­ell ange­pass­ter akus­ti­scher Sen­so­ren, die direkt an der Maschi­ne ange­bracht wer­den, oder berüh­rungs­los über Mikro­fo­ne Schwin­gun­gen bzw. Geräu­sche von Maschi­nen oder Anla­gen erfas­sen: Feh­ler oder Unre­gel­mä­ßig­kei­ten wer­den auto­ma­ti­siert ana­ly­siert und schließ­lich pro­to­kol­liert. Auf Grund­la­ge der Signal­aus­wer­tung kön­nen inner­halb von nur weni­gen Minu­ten geziel­te Aus­sa­gen über die kor­rek­te Mon­ta­ge und Funk­ti­on der Anla­ge oder Maschi­ne getrof­fen werden.
Das “hören­de” Sen­sor­sys­tem der Fraun­ho­fer-For­scher ist nicht nur für die Kon­trol­le von Schneid­wer­ken aus­ge­legt, son­dern für unter­schied­li­che, indus­tri­el­le Anwen­dun­gen. In allen Berei­chen, in denen die Mon­ta­ge­end­kon­trol­le oder die dau­er­haf­te Betriebs­über­wa­chung von erheb­li­cher Bedeu­tung sind, kann das Sys­tem zum Ein­satz kom­men, z. B. zur Über­wa­chung von gro­ßen, auto­nom betrie­be­nen Maschi­nen und Anla­gen oder zur Qua­li­täts­be­wer­tung ein­zel­ner Bau­grup­pen, die u. a. auf Prüf­stän­den betrie­ben wer­den. “Der Ent­wick­lungs­fo­kus liegt ins­be­son­de­re auf unse­ren Ana­ly­se­me­tho­den, den soge­nann­ten Algo­rith­men. Die­se kön­nen ohne gro­ßen Auf­wand auch in bereits bestehen­de Prüf­sys­te­me inte­griert und kun­den­spe­zi­fisch ange­passt wer­den”, erklärt Mat­thi­as Hein­rich, Wis­sen­schaft­ler am Fraun­ho­fer IZFP.
Acous­tiX ist bereits erfolg­reich bei John Dee­re zur per­ma­nen­ten Qua­li­täts­über­wa­chung von Mäh­dre­scher-Schneid­wer­ken im Indus­trie­ein­satz und wird zur­zeit beglei­tend für die Seri­en­fer­ti­gung validiert.
Mit­tel­fris­ti­ges Ziel der For­scher ist die exak­te Feh­ler­lo­ka­li­sie­rung sowie die detail­lier­te Bestim­mung der Feh­ler­art durch intel­li­gen­te Algo­rith­men bzw. Analysemethoden.