Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bessere Verfügbarkeit, geringere Kosten: Sensoren überwachen den Zustand von Kränen und Staplern

08.08.2016

Für die Industrie ist die Digitalisierung von Prozessen und Produkten unter den Schlagworten Industrie 4.0 oder Internet of Things eine der aktuell prägendsten Entwicklungen. Diese macht auch vor Kränen und Staplern nicht Halt. An diesen Intralogistikanlagen können Sensoren die Betriebslasten während der Nutzung dauerhaft erfassen und analysieren. So weiß der Betreiber laufend, wie es um die Materialermüdung und die zu erwartende Restlebensdauer der wesentlichen Komponenten steht und ob sich Schäden ankündigen.

Für die Betreiber von Kränen und Staplern steht eine möglichst hohe Verfügbarkeit ihrer Anlagen bei gleichzeitig möglichst geringen Lebenszykluskosten im Fokus. Allerdings sind heute Systeme, die eine umfassende Zustandsüberwachung der Intralogistikgeräte und damit eine optimale Wartung erlauben, noch nicht verfügbar.


Digitalisierung in der Intralogistik als Prozessbeschleuniger.

Foto: DAMBACH Lagersysteme GmbH & Co. KG


Smarter Sensor des Fraunhofer LBF als Prototyp.

Foto: Fraunhofer LBF

Der Herausforderung, diese Lücke zu schließen, stellten sich das Fraunhofer LBF und das IFL des Karlsruher Instituts für Technologie KIT in ihrem gemeinsamen Forschungsprojekt. Übergeordnetes Ziel dabei: Sensornetzwerke und Algorithmen zur Zustandsüberwachung von Geräten der Intralogistik zu entwickeln.

Zunächst identifizierten die Wissenschaftler durch eine Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) an einem Regalbediengerät hochbeanspruchte Positionen, kritische Konstruktionsmerkmale oder häufig ausfallende Komponenten und beschrieben die zugehörigen Fehlermoden. Darüber hinaus wurden Betriebszustände sowie typische Fehlnutzungen zusammengestellt, die zu starker Belastung führen und diese mit den daraus resultierenden Schäden verknüpft.

Um das Ganze im Detail zu identifizieren und zu quantifizieren, unternahmen die Wissenschaftler anschließend mit unterschiedlichen Schadensszenarien Praxisversuche an den Komponenten eines Regalbediengerätes der Firma Dambach Lagersysteme. Die Betriebsdaten bildeten die Basis für die Auslegung der neu zu entwickelnden Systeme zur autonomen Zustandsüberwachung von Regalbediengeräten.

Im zweiten Schritt überführten die Wissenschaftler die Betriebsdaten für jedes betrachtete Schadensszenario in numerische oder analytische Modelle. Es wurden dabei ebenfalls Prozessparameter aus der Gerätesteuerung in der Auswertung berücksichtigt. Anhand der Modelle ließen sich die Schäden und die entwickelten Methoden zu deren Identifikation untersuchen. Hierzu hat das Fraunhofer LBF verschiedene Methoden zur Detektion von Rissen am Mast, der Erkennung von zu großem Spiel der Führungsrollen und einer ungleichförmigen Bewegung durch geschädigte Antriebs- und Führungsrollen getestet und bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die tatsächlichen Zustände dieser Komponenten durch ein Überwachungssystem während des Betriebs erfassen lassen.

Neue Systeme bieten Verfügbarkeits- und Kostenvorteile

Die Versuche erbrachten verschiedene Systeme zur Zustandsüberwachung. Zum Erkennen von Rissen in Struktur oder Schweißnähten sowie von gelösten Schraubverbindungen detektiert ein System autonom während des Betriebs Steifigkeitsverluste an Tragstrukturen (Structural Health Monitoring). Zur Erkennung von Lagerschäden oder Fehlausrichtungen detektiert das zweite System ebenfalls autonom während des Betriebs das „Heißlaufen“ von Wälz- oder Gleitlagern.

Ein drittes System erfasst und dokumentiert kontinuierlich Dehnungen an hochbelasteten Bauteilen (Load Monitoring). Mit den auf diese Weise gewonnenen Daten können zukünftige Geräte genauer dimensioniert werden. Zudem dienen sie als Grundlage für eine bedarfsgerechte Wartungsstrategie. Um die Anwendbarkeit nachzuweisen, führten die Forscher an verschiedenen Geräten der Firma Dambach Lagersysteme und der Firma Kuli Hebezeuge Praxisversuche mit Funktionsmodellen durch.

Systeme zur Zustandsüberwachung bieten Anwendern von Intralogistikgeräten große Vorteile: ungeplante Anlagenstillstände reduzieren sich, die manuelle Fehlersuche verkürzt sich und Wartungsintervalle passen sich der Nutzung an.

Das erhöht die Verfügbarkeit und senkt die Betriebskosten. Durch den Einsatz der Zustandsüberwachung ließen sich in der Intralogistik laut Branchenschätzungen ungeplante Anlagenstillstände um rund 20 Prozent reduzieren, Wartungsintervalle um rund 20 Prozent verlängern und die Fehlersuche um etwa 15 Prozent verkürzen.

Das Fraunhofer LBF unterstützt die Hersteller von Geräten der Intralogistik und deren Zulieferer aus den Fachgebieten Mess-, Elektro-, Regel-, Informations- und Kommunikationstechnik, ihre Produktpalette um spezialisierte Zustandsüberwachungssysteme zu erweitern. Das Leistungsportfolio reicht von der ersten Systemanalyse über die Konzeption bis zur Beratung bei der Umsetzung am Produkt. Den Anwendern der neuen Systeme schließlich profitieren von besserer Verfügbarkeit und geringeren Kosten.

Das IGF-Vorhaben 489 ZN/2 der Forschungsvereinigung Forschungsgemeinschaft Intralogistik/ Fördertechnik und Logistiksysteme e.V. (IFL), Lyoner Straße 18, 60528 Frankfurt am Main wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert.

Weitere Informationen:

http://www.lbf.fraunhofer.de/zustandsueberwachung

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verkehr Logistik:

nachricht aCar - Der elektrische „Alleskönner“
21.08.2017 | Technische Universität München

nachricht Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb
21.08.2017 | Technische Universität Hamburg-Harburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verkehr Logistik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein Holodeck für Fliegen, Fische und Mäuse

21.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Institut für Lufttransportsysteme der TUHH nimmt neuen Cockpitsimulator in Betrieb

21.08.2017 | Verkehr Logistik