Diamond Tooling Systems (DTS) mit Sitz in Kaiserslautern ist mit rund 50 Mitarbeitern auf die Entwicklung, Fertigung und den Vertrieb von Präzisionswerkzeugen spezialisiert, die mit ultraharten Schneidwerkstoffen wie PKD, DVD-D, UltraDiamant und CBN bestückt sind. Als führender Hersteller für Werkzeuge mit gelaserten Schneiden bietet das Unternehmen die gesamte Bandbreite an Zerspanungslösungen für die Metallbearbeitung und ergänzend hierzu Werkzeugaufnahmen an (www.diamond-toolingsystems.com).
Kostenanalyse inklusive Einsparpotenziale
„DTS hatte bis Anfang 2023 weder einen Überblick, wie hoch der Druckluftverbrauch in der Produktion tatsächlich ist, noch wie viel hiervon möglicherweise verschwendet wird. Das konnte ich in meiner Projektarbeit im Rahmen einer Weiterbildung zum staatlich geprüften Techniker für Maschinentechnik eingehender untersuchen und zusätzlich aufzeigen, mit welchen Maßnahmen sich der Verbrauch von Druckluft und die Kosten für deren Erzeugung reduzieren lassen“, berichtet Felix Theiß. Die zentralen Anforderungen des Projektes bestanden u.a. darin, eine Übersicht über den Druckluftverbrauch pro Maschine und Abteilung zu erstellen sowie die entsprechenden Jahresverbräuche zu ermitteln, die in eine anschließende Kostenanalyse mit Einsparpotenzialen münden sollte. Zu Projektbeginn wurde zunächst eine Ist-Aufnahme durchgeführt. In der Planungsphase arbeitete Felix Theiß des Weiteren das Konzept aus und erstellte alle erforderlichen Dokumente, Formulare sowie einen Prüfplan.
Vorgesehen war, insgesamt 14 Maschinen in den verschiedenen Produktionsbereichen (Lasern, Schleifen und Löten) von DTS näher in Augenschein zu nehmen. Mit Druckluft versorgt werden die Anlagen aus zwei Kompressoren, die im wöchentlichen Wechsel in Betrieb sind. Der Prüfplan zum Projekt enthielt z.B. alle Maschinen, an denen der Druckluftverbrauch überwacht und gemessen werden sollte. Das Equipment zum Erfassen des Druckluftverbrauchs und Verarbeiten der Daten lieferte IPF. Das Unternehmen aus dem Sauerland hatte noch vor der Projektarbeit auf einer Messe Bekanntschaft mit DTS gemacht, wobei sich der Hersteller von Präzisionswerkzeugen bei dieser Gelegenheit einen Eindruck vom breitgefächerten Produktangebot des Sensorspezialisten verschaffen konnte. Im Zusammenhang mit der Projektarbeit empfahl IPF einen Strömungssensor in Kombination mit einem IIoT-Gateway.
Exakt messen mit smarter Datenverarbeitung
Konkret kam der Strömungssensor SL920021 zum Einsatz. Das kompakte Gerät ist für den Einbau selbst bei beengten Platzverhältnissen geeignet und integriert bereits einen Strömungsgleichrichter. Hierdurch werden die Sensorelemente stets optimal angeströmt, sodass zur Beruhigung der Strömung (laminare Strömung), die für exakte Messungen erforderlich ist, keine zusätzliche Ein- und Auslaufstrecke benötigt wird. Der Strömungssensor ist daher ideal für Messungen innerhalb von Schlauchleitungen.
In Monitoring investieren und Ressourcen nachhaltig schonen
Die erfolgreiche Projektarbeit von Felix Theiß hat DTS letztendlich dazu bewogen, mittelfristig in mehrere Strömungssensoren zu investieren, deren Messergebnisse regelmäßig in Form eines Messprotokolls ausgegeben werden sollen. Ziel ist es, zukünftig frühzeitig Abweichungen des Druckluftverbrauchs zu erkennen, um schnell reagieren zu können. Für eventuelle Störfälle sollen zudem Warngrenzen programmiert und automatisch entsprechende Meldungen versendet werden.
Die vom Sensor erfassten Messwerte werden im Ringspeicher des IIoT-Gateways BY000002 abgelegt. Das Gateway mit ARM-Prozessor gehört zu den jüngsten Produkten von IPF und basiert auf einer herstellerunabhängigen Plattform. Hierbei befinden sich sowohl das Betriebssystem als auch der Webclient als Open-Source-Lösung – zur Verarbeitung, Bereitstellung und Visualisierung der Messdaten über ein Dashboard – bereits ‚onboard‘. Das Gerät verfügt über zahlreiche Schnittstellen und unterstützt eine Vielzahl an industriellen Kommunikationsprotokollen.
Kostenrechner und einfache Integration
Um die Berechnungen zu vereinheitlichen und übersichtlich zu visualisieren, entwickelte Felix Theiß zwei Excel-Vorlagen. Mithilfe der aus dem Gateway als CSV-Datei exportierten Daten konnte er beispielsweise eine generelle Verbrauchsübersicht erstellen. Die zweite Excel-Anwendung – ebenfalls auf Basis der Daten aus dem Gateway – diente als Kostenrechner, um den Verbrauch und die Verluste an Druckluft der einzelnen Maschinen zu spezifizieren. „Durch die Kombination beider Listen war ich auch in der Lage, entsprechende Empfehlungen zu Maßnahmen für Drucklufteinsparungen zu geben“, erläutert Theiß.
Jährliches Optimierungspotenzial von über 13.000 Euro
Für die Messungen an den einzelnen Maschinen wurde der Strömungssensor über Schnellanschlüsse in die Druckluftleitungen der jeweiligen Anlagen integriert und über die Modbus RTU-Schnittstelle mit dem Gateway verbunden. „Das Betriebssystem des Gateways hatte IPF bereits vorkonfiguriert“, weiß Felix Theiß zu schätzen. „Via WLAN-Verbindung konnte ich die vom Sensor erfassten und vom Gateway gespeicherten Daten abrufen und über den Webclient der Visualisierungssoftware auf einem PC darstellen.“
