Kabellose Energie revolutioniert moderne Fertigung: Effizienz, Sicherheit und Wachstum

Moderne Fertigungsanlagen gehen in einem beispiellosen Tempo kabellos. In einer Revolution, die manche „Industrie 4.0“ nennen, implementieren Fabriken Industrial-Internet-of-Things (IIoT)-Technologien, die Echtzeit-, datengetriebene Methoden und Strategien ermöglichen. Und auf dem Fabrikboden ist drahtlose Technologie präsenter und profitabler als je zuvor.

Doch mit neuen Integrationsformen kommen neue Herausforderungen. Da IIoT-Technologien zunehmend alltäglich werden, müssen Hersteller eine andere Reihe von Problemen lösen. Diese neuen Geräte benötigen Strom, und es ist nicht immer klar, wie man diese Energie effektiv liefert. Um diese Herausforderung anzugehen und die Industrie-4.0-Revolution auf ihren Höhepunkt zu bringen, wenden sich Fertigungsanlagen langreichweitiger kabelloser Ladung zu.

Dynamische Anforderungen

Da Daten und Analytik für die Fertigung immer essenzieller werden, setzen immer mehr Fabrikbesitzer Geräte und Technologien ein, um Effizienz, Geschwindigkeit und Qualität zu maximieren. Viele verlassen sich auf einige der folgenden:

• Asset Tracker. Fertigungs- und Vertriebszentren können große, ausgedehnte Anlagen sein. Zu wissen, wo sich Bestände jederzeit befinden, kann eine Herausforderung sein. Asset Tracker sind kleine Geräte, die dieses Problem mit intuitiver, unauffälliger Technologie lösen. Mit einem Asset Tracker kann ein Hersteller sofort bestimmen, wo getrackte Artikel sich zu jedem gegebenen Moment befinden.
• Handheld-Scanner. Diese Geräte werden von Teammitgliedern genutzt, um Artikel zu scannen, während sie durch den Produktionsprozess bewegen: Wareneingang, Montage, QA, Versand etc. Handheld-Scanner sind flexibel designed und können für zahlreiche Zwecke programmiert werden.
• IIoT-Sensoren. Moderne Fertigungssysteme nutzen eine Vielzahl von Sensoren für ihre Primärfunktionen. Beispielsweise können diese Sensoren Faktoren wie Druck oder Temperatur, die Aktivität eines Gabelstaplers oder die Geschwindigkeit eines Roboterarms überwachen. In manchen Fällen sind diese Sensoren direkt in Geräte eingebaut. Andere Male werden Sensoren später für erhöhte Flexibilität angebracht.
• Mobile Arbeitsstationen. In vielen Fertigungsumgebungen können Teammitglieder flexiblen, beweglichen Arbeitsstationen zugewiesen werden. Jede Arbeitsstation, oft mit höhenverstellbaren Arbeitsflächen, kann angepasst werden, um die Tools, Integrationen und Funktionen für tägliche Aufgaben bereitzustellen.

Durch den Einsatz von IIoT-Drahtlostechnologien können diese verschiedenen Geräte nahtlos kommunizieren. „Es geht nicht nur um die Sensoren und die Datenleitfähigkeit“, sagt Steven Martin, Chief Digital Officer of Power bei General Electric. „Es geht darum, den Wert zu verstehen und dann Entscheidungen zu treffen, wie man diese Hardware basierend auf der wirtschaftlichen Realität optimiert.“

Flexible Energie

Es gibt eine universelle Anforderung auf dem Fabrikboden: Energie. Tatsächlich erst mit dem Aufkommen von Dampfmaschinen wurden Fabriken selbst zu einer gängigen Bauweise. Während sich die Energiequelle geändert hat, gilt das gleiche Konzept.

Die große Mehrheit dieser IoT-Geräte ist tragbar und flexibel. Hersteller können die Geräte dort platzieren, wo sie sie brauchen, oder sie handgehalten halten, je nach Situation. Um diese Geräte mit Energie zu versorgen, greifen Fabrikböden auf hocheffiziente Batterien als Lösung zurück oder versuchen, Kabel und Stromkabel zu verlegen.

Doch über die Zeit haben selbst leistungsstarke Batterien diese spürbaren Nachteile:

• Kosten. Viele Hersteller haben signifikante Gerätezahlen – von Handheld-Scannern bis Asset Trackern. Wenn jedes Gerät einen frischen Satz Ersatzbatterien benötigt, können die damit verbundenen Kosten astronomisch werden.
• Ausfallzeiten. Batterien müssen ersetzt oder aufgeladen werden. Wenn das passiert, kann das betroffene Gerät nicht genutzt werden, was signifikante Opportunitätskosten schafft.
• Begrenzte Ladung. Selbst die hocheffizienteste Batterie kann nur so viel Energie so schnell liefern. Sich auf diese begrenzte Ladung zu verlassen, kann die Fähigkeiten der Geräte einschränken. Ein Hersteller kann möglicherweise nicht den vollen Vorteil von IoT auf seinem Fabrikboden nutzen, wenn er nur auf Batteriestrom läuft. Und Geräte, die ausschließlich für Batteriebetrieb designed sind, haben möglicherweise nicht die Fähigkeiten, die moderne Fertigung erfordert. Beispiel: Ein Hersteller möchte, dass ein Sensor alle 15 Minuten Informationen meldet, aber Batteriemanagement limitiert die Datenübertragung auf einmal alle 60 Minuten. Das kann die Gesamteffizienz der Montagelinie oder die Effektivität jedes datengetriebenen Ansatzes beeinträchtigen.

Einige Hersteller haben alternative Energiequellen genutzt, um diese Energiesorgen zu lindern. Die bisher populärste Option war Solarpaneele, aber selbst diese haben große Nachteile. Erstens können Solarpaneele nur so viel Energie aus elektrischer Beleuchtung ableiten. Zweitens ist die Größe der Paneele meist durch die Oberfläche des Geräts begrenzt, das sie mit Strom versorgen sollen (Geräte, die immer kompakter werden).

Kabellose Energie als Lösung

Eine wachsende Zahl von Herstellern wendet sich einer innovativen Technologie zu, um dieses Problem zu lösen: langreichweitige kabellose Energie. Durch die Nutzung von Energie, die aus der Distanz gestrahlt wird, können moderne langreichweitige kabellose Ladesysteme eine breite Palette von Geräten sicher und effizient mit Strom versorgen – ohne in Produktionsprioritäten einzugreifen – und das volle Potenzial von Industrie 4.0 freisetzen.

So funktioniert die Technologie: Master-Transmitter werden regelmäßig in der Fabrik oder am Arbeitsplatz installiert. Jedes Gerät, das Energie benötigt, kann dann über einen einfachen kabellosen Energiesempfänger in dieses Ladenetzwerk eingehakt werden.

Es gibt mehrere Kandidatentechnologien für langreichweitige kabellose Energie, aber eine sehr vielversprechende nutzt Infrarotlicht. Diese unsichtbare Energiequelle kann signifikante Energie sicher und effizient aus der Distanz liefern und bietet mehrere Schlüsselvorteile für Hersteller:

• Lange Reichweite. Das Ladesignal kann über einen Fabrikboden oder ein großes Lager übertragen werden.
• Sicherheit. Da Infrarotlicht in der Natur und in Alltagsgeräten wie TV-Fernbedienungen präsent ist, ist sein Sicherheitsprofil exzellent: Bedeutende Energiemengen können gesendet werden, während man weit innerhalb von Verbraucher- und Industriesicherheitsgrenzen bleibt.
• Leistung. Da kabellose Energie nie endende Energie liefert, können Hersteller Geräte mit höheren Energieanforderungen nutzen, Berichterstattungsraten erhöhen, lokale Sensorintelligenz hinzufügen und viele andere Features.
• Integration. IIoT-Geräte sind designed, um Fertigung auf vielfältige Weise zu helfen, und sind besonders hilfreich beim Sammeln und Nutzen von Daten. Aber das kann schwierig sein, wenn Batterien oder kabelgebundene Stromversorgungen im Weg sind. Langreichweitige kabellose Technologie kann einfach in bestehende Systeme integriert werden, was Installation für jeden Hersteller einfach macht.
• Flexibilität. Im Gegensatz zu statischen Kabeln können Sensoren sich frei im Unternehmen bewegen und praktisch überall Energie empfangen.

Die Vorteile kabellosen Ladens

Für Hersteller, die ihre Prozesse lean, agil und profitabel halten wollen, präsentiert kabelloses Laden mehrere mächtige Vorteile, die Folgendes umfassen:

• Gesparte Zeit und Geld. Batterien wechseln kostet Zeit und Geld – nicht nur in Bezug auf Opportunitätskosten (ein Gerät, das einen Batteriewechsel braucht, trägt nicht zum Fertigungsprozess bei), sondern auch in absoluten Kosten. Kabelloses Laden hilft, beide drastisch zu reduzieren.
• Größere Flexibilität. Geräte, die kabelloses Laden nutzen, können Herstellern einen signifikanten Boost in Agilität und Anpassbarkeit bieten. Geräte sind nicht durch Nähe zu einer Ladebuchse oder ein schwaches drahtloses Signal eingeschränkt. Mit kabellosem Laden können Geräte überall innerhalb der Sichtlinie des Ladetransmitters platziert werden und trotzdem Energie empfangen. Das bedeutet, Hersteller können Geräte basierend auf ihren Montagebedürfnissen und -prozessen platzieren.
• Zusätzliche Sensorfähigkeiten. Viele Gerätekapazitäten sind durch Stromverbrauch gedeckelt. Durch Einführung langreichweitigen kabellosen Ladens können Hersteller in Sensoren mit mehr Fähigkeiten investieren. Manchmal bedeutet das die Fähigkeit, Temperatur, Druck oder Durchfluss häufiger zu tracken. In anderen Situationen bedeutet es einfach größere Reichweite oder mehr Integration. Diese Art von Performance erfordert jedoch Energie, und kabelloses Laden kann die nötige Energie produzieren, um Performance zu verbessern.

Mit langreichweitigem kabellosem Laden können Hersteller sich darauf fokussieren, IIoT zu nutzen, um zu innovieren – und Fabrikböden für eine datengetriebene Zukunft anzupassen.

Yuval Boger ist Chief Marketing Officer bei Wi-Charge.