RFID im Blick · AutoID/RFID Marktplatz und Presseportal

Die Herstellung von Aluminimum-Gusslegierungen erfordert eine genaue Beherrschung der Produktionsund Logistikprozesse, um die geforderte Qualität bei geringstmöglichen Energieeinsatz zu bieten. Erstmals kann nun RFID auch auf den heißen Transport-Tiegeln für Flüssigaluminium eingesetzt werden.

Von Frank Bäuerlein, Siemens AG

Veröffentlicht: Novemberausgabe 2008 "RFID im Blick"

Aleris Recycling ist ein führendes Recycling-Unternehmen für Aluminium mit vier Betriebsstätten in Europa und einer Verarbeitungskapazität von über 400 000 Tonnen Aluminium-Schrott pro Jahr. Die Werke verarbeiten die angelieferten Materialien unter anderem zu Aluminium-Gusslegierungen, die von den Auftraggebern genau spezifi ziert werden. Die Lieferung erfolgt zum Teil in fl üssiger Form: Nach dem Einschmelzen und Mischen aller Komponenten wird das Aluminium in spezielle, isolierte Transport- Warmhaltetiegel gegossen, die die Aushärtung des Aluminimums um mehrere Stunden verzögern. Trotz der aufwändigen Isolierung treten an den Außenwänden der Behälter noch Temperaturen bis 130 Grad Celsius auf. Spezielle Lkws transportieren die befüllten Tiegel zum Kunden.

Hohe Anforderungen an Prozessgenauigkeit

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Herstellungs- und Logistikprozesse sind sehr hoch. Je nach Vorgabe des Kunden dürfen die Legierungen nur minimal von den defi nierten Eigenschaften abweichen. Deshalb müssen Verunreinigungen beispielsweise durch Metallanlagerungen an den Innenwänden der Tiegel, die von früheren Einsätzen herrühren, ausgeschlossen werden. Die Folge: Die Tiegel werden in bestimmten Abständen und in Abhängigkeit von der bisherigen Nutzung gereinigt, was Zeit und Energie kostet.

Temperatur muss eingehalten werden

Auch die erforderliche Mindesttemperatur, die das Aluminimum bei der Anlieferung haben muss, ist genau vorgegeben. Da aber die Isolierauskleidung (Schamottierung) einem gewissen Verschleiß unterliegt, müssen abhängig von der bisherigen Verwendung des Tiegels unterschiedliche Aufheizzeiten mit großem Energiebedarf eingehalten werden. Auch die berechnete Fahrzeit zum Kunden spielt eine Rolle, denn das Aluminium kühlt trotz Isolierung pro Stunde um einige Temperaturgrade ab. Es muss vermieden werden, dass das Aluminium zu kalt geliefert wird, damit der Kunde das Material nicht nachträglich erhitzen muss und das Material unter Umständen gar nicht mehr verwendbar ist. Eine zu starke Aufheizung kostet jedoch unnötig Energie.

Mit Präzisionsthermometer und Fingerspitzengefühl überwacht Peter Geiwagner die Temperatur am Transponder.

Lösung durch Transparenz

Für Aleris ist deshalb eine möglichst umfassende Transparenz über die Verwendung der Tiegel und die genauen Lieferzeiten wichtig, um die Kundenwünsche mit minimiertem Ressourceneinsatz zu erfüllen. Kleine RFID-Funk-Chips (Transponder) werden an den Tiegeln angebracht und automatisch an den verschiedenen Bearbeitungspunkten, Betriebsstätten und am Warenausgang/-eingang erfasst. Die dadurch gesammelten Daten werden mit weiteren Informationen (beispielsweise der Befülltemperatur) zu einem umfassenden „Tiegel-Profil“ ergänzt, das jederzeit Auskunft über Standort, Inhalt und Zustand eines jeden Tiegels geben kann. Werden diese Informationen in einer Datenbank aufgezeichnet, entsteht eine umfassende Tiegel-Historie, die zur optimalen Ausnutzung der Behälter bei minimiertem Energieeinsatz dient. Denkbar ist auch eine dezentrale Lösung, bei der die relevanten Informationen direkt auf dem RFID-Transponder des Tiegels zur Verfügung stehen.

Einsatz auf heißen Tiegeln möglich

Bislang verhinderten die hohen Oberflächen-Temperaturen auf den Tiegeln den wirtschaftlichen Einsatz von RFID-Transpondern. Zwar gibt es bereits hitzefeste RFID-Transponder mit hoher Reichweite auf dem Markt, doch aufgrund der hohen Kosten sind diese hier nicht rentabel einsetzbar. Das Kompentenzzentrum für Wägetechnischen Anlagenbau des Burghauser Ingenieurbüro Fiwagroup hat nun eine Lösung entwickelt, die den Einsatz von kostengünstiger UHF-RFID-Technologie nach dem EPCglobal- Standard auf den heißen Tiegeln ermöglicht. Durch eine ausgeklügelte Konstruktion aus mehreren Isolierschichten und dazwischen zirkulierender Umgebungsluft kann der Transponder Simatic RF620T von Siemens eingesetzt werden. Der Transponder ist bereits auf eine Temperatur von 80 Grad Celsius ausgelegt und durch sein robustes Kunststoffgehäuse mit Schutzart IP67 auch ausreichend gegen Staub und Flüssigkeit (etwa Regenwasser beim Transport) geschützt. „Unsere spezielle Entwicklung und Montage auf den Tiegeln sorgt dafür, dass die relativ hohe Wärmeabstrahlung der Tiegel zuverlässig vom Transponder abgeleitet wird’’ erläutert Peter Geiwagner, Leiter des Kompetenzzentrums bei der Fiwagroup. Die RFID-Lösung ist eingebettet in ein patentiertes, kontinuierliches Befüll- und Entleerungssystem der Tiegel auf wägetechnischer Basis.

der Transponder Simatic RF620T

Hohe Lesereichweite

Durch den Einsatz der UHF-Technologie (865 MHz) bietet der Transponder eine Lesereichweite von einigen Metern. Der Vorteil: die Antennen zum Datenaustausch mit den Transpondern können an der Lkw-Waage beim Warenausgang oder in den Betriebsstätten (Aufheiz-, Reinigungs- und Befüllstation) außerhalb des Gefahrenbereichs angebracht werden. Die metallische Umgebung von Antennen und Transponder ist dabei kein Problem: „Sogar bei stählernen Rammschutz-Vorrichtungen ist die Erfassungsrate gleichbleibend hoch“, sagt Herr Geiwagner.

Robustes System im Einsatz

Aufgrund der erforderlichen Robustheit kommt das Simatic RF600-System zum Einsatz. Auch im Außenbereich industrieller Anlagen können die Antennen RF660A ohne weitere Schutzmaßnahmen eingesetzt werden. An der Lesestation bei der Werkszufahrt in Töging wurden vier Antennen aufgebaut, um eine maximale Erfassungsrate zu erzielen. Die Funksignale wertet ein Lesegerät Simatic RF660R aus. Über eine Ethernet-Leitung werden sie zu einem PC übertragen, auf dem die Software Simatic RF-Manager die relevanten Daten filtert, protokolliert und an die übergeordneten Software-Schichten weitergibt.

Die hohe Reichweite des UHF- Systems erlaubt eine kostengünstige Montage der Antennen außerhalb des Gefahrenbereichs.

Piloteinsatz bei Aleris

Die Lösung der Fiwagroup mit Siemens-Komponenten hat sich bereits in einem mehrwöchigen Piloteinsatz bei Aleris bewährt. Die lückenlose Übersicht, wo sich welcher Tiegel befindet, lässt eine bessere Disposition im Werk erwarten. Auch dienen die Tiegeldaten (Temperatur, Füllgewicht, Abfahrtszeit) als automatisch erzeugter Nachweis für Produkt- und Lieferqualität am Warenausgang. Im Endausbau profitieren auch die Aleris-Kunden von der RFID-Lösung, wenn bestimmte Daten wie Füllgewicht und voraussichtliche Temperatur bereits vor der Ankunft an den Abnehmer übermittelt werden kann. Die Anwendung des weltweiten EPCglobal-Standards (Gen-2) ermöglicht zudem die Nutzung der erforderlichen RFID-Infrastruktur auch für andere Applikationen in der Warenlogistik.

Über die Fiwagroup
Die Fiwagroup ist seit mehr als 35 Jahren ein zuverlässiger Partner für das gesamte Umfeld der Automatisierung, EMR-Planung mit den Kompetenzzentren Umwelt und Wasser (KUW), Wägetechnischen Anlagenbau (KWA) sowie für Gas- und Mischsysteme (GDS) an Eisen und nicht eisenhaltigen Schmelzbetrieben. Fiwa ist zertifizierter Solution Partner von Siemens.

RFID-Systeme von Siemens
Siemens entwickelt seit 25 Jahren RFID-Systeme für Produktion und Logistik. Der Konzern ist mit mehr als 300 000 installierten RFID-Schreib- und Lesegeräten in Europa Marktführer, liefert aus einer Hand für die verschiedensten Zwecke optimierte Funk-Datenträger und alle erforderliche Software – von der RFID-Middleware bis zu Anwendungssoftware für unterschiedliche Branchen.

Frank Bäuerlein ist Industry Consultant Chemie & Pharma im Competence Center RFID der Siemens AG.
info.rfid(at)siemens.com
www.siemens.de/rfid