Ganzmetallgehäuse trotzen Öl und Lauge
Von Norbert Matthes, Produktmanager Sensorik bei dem Unternehmen Contrinex.
Bei der ae group, einer Aluminium-Druckgießerei, werden Druckgussteile zu montagefertigen Komponenten für die Automobil- und Luftfahrtindustrie weiterverarbeitet. Dabei kommen in den Produktionslinien RFID-Systeme zum Einsatz, die extremen mechanischen und chemischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Für das Werk in Gerstungen, in welchem unter anderem die Fertigung von Achstriebgehäusen aus Aluminiumteilen erfolgt, setzt das Unternehmen auf Ganzmetall- Schreib-/Leseköpfe und -Datenträger von Contrinex.
Auf der rund 130 Meter langen Fertigungsstraße durchlaufen die Aluminium-Druckgussteile vollautomatisch sämtliche Bearbeitungsschritte bis zum fertigen Achstriebgehäuse. Der Transport der Bauteile erfolgt dabei durch Werkstoffträger, die mit einem RFID-Transponder ausgerüstet sind. Die Tags, jeder mit einer eindeutigen Identifikationsnummer versehen, sind schreib- und lesbar und enthalten neben Informationen über Bauteilart und -nummer auch den momentanen Fertigungsstand des transportierten Werkstücks. Dieser wird nach jedem einzelnen Bearbeitungsschritt von den vor Ort installierten Schreib-/Leseköpfen aktualisiert und vor der nächsten Weiche oder Arbeitsstation ausgelesen.
Schrittweise Protokollierung durch RFID
Die insgesamt 66 Schreib-/Leseköpfe und 34 Auslesegeräte sind per Profibus miteinander vernetzt und bilden zusammen mit den Transpondern ein RFID-System, mit dem die gesamte Wege- und Weichensteuerung geregelt und zudem die Fertigung jedes Achstriebgehäuses Schritt für Schritt protokolliert wird. Von der Bestückung am Anfang der Fertigungslinie bis zu den finalen Produktionsschritten wie der Dichtigkeits- und Druckprüfung begleiten die ständig aktualisierten RFID-Transponder das Werkstück, bis dieses am Schluss mit einem Matrixcode versehen wird. Dabei erfolgt ein Abgleich der RFID- und Matrixcodedaten miteinander. Erst wenn diese übereinstimmen, werden die RFID-Daten gelöscht und der Träger fährt mit genulltem Transponder zurück zur Bestückung.
Rundum vor Öl geschützt
Der gesamte Produktionsprozess der Achstriebgehäuse ist als Öl-Bearbeitung ausgelegt, daher sind keine weiteren Schmier- oder Kühlstoffe für die Werkstücke nötig. Allerdings sind diese und deren Träger bis zur Nachbearbeitung der fertigen Bauteile permanent mit einem Öl-film überzogen, was besondere Anforderungen an die Komponenten der Fertigungsstraße stellt. Auch die Reinigung der montierten Gehäuse in der Lauge der Waschmaschine müssen die mitgewaschenen Werkstoffträger mit den RFID-Tags schadlos überstehen. Fällt ein Transponder oder ein Schreib-/Lesekopf hingegen aus, bedeutet das den Ausschuss des transportierten Gehäuses.
Ganzmetall ersetzt Kunststoff
Bei der Errichtung der Fertigungsstraße bestanden die ursprünglich eingesetzten RFID-Transponder sowie die aktiven Flächen der Schreib-/Leseköpfe aus Kunststoff. Diese wurden allerdings mit der Zeit undicht, und eindringendes Öl führte zu Lese- und Schreibfehlern bis hin zum Ausfall der Geräte. Mit neuen Transpondern und Schreib-/Leseköpfen mit Ganzmetallgehäusen konnten die Techniker der ae group die Zuverlässigkeit der Anlage steigern. Die RFID-Ganzmetallkomponenten haben sich als unempfindlich gegen Öl und Lauge erwiesen. So können mit minimaler Ausschussrate pro Tag bis zu 1 350 der präzise gefertigten Achstriebgehäuse produziert werden.
RFID-System aus Edelstahl
Das RFID-System mit Schreib-/Leseköpfen sowie Tags aus Edelstahl wurde speziell für den Einsatz in äußerst anspruchsvollen Umgebungsbedingungen ausgelegt. Die Produktfamilie besteht zurzeit aus nicht bündig einbaubaren Schreib-/Leseköpfen in den Baugrößen M18 und M30 mit passenden nicht bündig und bündig einbaubaren Datenträgern mit Durchmessern von zehn Millimetern bis M30. Die Datenträger sind alle beschreib- und lesbar und verfügen über einen Schreib-/Lesespeicher von zwei Kilobit. Worte oder Speicherbereiche können mittels persönlicher Identifikationsnummer (PIN) oder Datenschutz-Bits schreib- und/oder lesegeschützt werden.
Einbaubar in Metall
Obwohl die Komponenten inklusive der aktiven Flächen metallummantelt sind, verfügen sie über vergleichbare Schreib-/Leseabstände wie herkömmliche Kunststoff-Geräte. Möglich wird dies durch die patentierte ConIdent-Technologie mit bis zu dreimal höheren Erfassungsabständen als mit klassischer Technik. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen sind die Ganzmetall-Datenträger vollbündig in Metall einbaubar, was die Komponenten zusätzlich vor mechanischer Beschädigung schützt und garantiert, dass die Datenübertragung auch im metallischen Umfeld problemlos abläuft. Die aktiven Flächen sind somit auch resistent gegen Aluspäne, welche in der Fertigung auf die Schreib-/Leseköpfe fallen können.
RFID für wasserfeste und heiße Umgebungen
RFID-Systeme kommen besonders in der Automobil- und der Lebensmittelindustrie sowie im Transportwesen zum Einsatz und sind somit nicht selten extremen mechanischen oder chemischen Beanspruchungen ausgesetzt. Da widrige Umgebungsbedingungen häufig mit großen Temperaturschwankungen verbunden sind, können zusätzlich Ganzmetall-Schreib-/Leseköpfe und Tags zum Einsatz kommen, die für einen Betriebstemperaturbereich von -20 bis +125 Grad Celsius optimiert sind. Alle Ganzmetall- Datenträger entsprechen der Schutzart IP 68 und funktionieren somit problemlos auch unter Wasser. Hinzu kommen Modelle, die zusätzlich die Schutzart IP 69K aufweisen. Diese speziell im Lebensmittelbereich übliche hohe Schutzart ist auch für Hochdruckreinigung, erhöhte Temperatur (Heißwasser) und chemisch hoch aktive Reinigungs- und Desinfektionsmittel (insbesondere Wasserstoffperoxid, aber auch andere alkalische und chlorhaltige Produkte) geeignet.
„Da in einem RFID-System die Übertragung der Informationen mittels elektromagnetischer Wellen erfolgt, bedingt die Identifikation eines Objekts keinen direkten Kontakt und kann daher aus einem gewissen Abstand erfolgen. Im Gegensatz zum Barcode kann der RFID-Datenträger zudem auch gelesen werden, wenn er verdeckt ist. Beim RFID-System sind die Informationen im Speicher des im Datenträger integrierten Mikrochips enthalten. Im Gegensatz zu Etiketten, auf denen die Information gut sichtbar und daher auch reproduzierbar ist, können Datenträger daher nur schwer gefälscht werden. Da die gespeicherten Informationen zudem auch ohne Sichtkontakt ausgelesen werden können, wird unbefugtes Lesen und Kopieren weiter erschwert.“
RFID-Einsatz in Aluminium-Druckgießerei


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