Wie IoT die Metallfertigung ankurbelt: 4 bewährte Effizienzgewinne

Das Internet der Dinge (IoT) hat tiefgreifende Veränderungen in kommerziellen Sektoren bewirkt. Dank Industrial-IoT-Technologien können Unternehmen viele Herausforderungen meistern und von verbesserten Abläufen profitieren.

Unabhängig davon, ob Sie bereit sind, den gleichen Schritt zu gehen: Konkrete Beispiele dafür, was in einer bestimmten Branche möglich ist, können den Entschluss zu Technologieinvestitionen erleichtern. Hier ein genauerer Blick darauf, wie IoT die Effizienz in der Metallfertigung steigern kann.

1. Schweißqualitätsparameter und andere wertvolle Details transparent machen

IoT-Lösungen glänzen beim Sammeln von Echtzeitdaten in allen Phasen der Metallfertigung. Der Workflow wird insgesamt effizienter, weil sich prüfen lässt, welche Aspekte die erwarteten Ergebnisse liefern und wo Verbesserungspotenzial besteht.

IoT-basiertes Schweißmonitoring löst die Abhängigkeit von Tabellenkalkulationen und manueller Dokumentation zur Bewertung von Qualitätsmetriken ab. Stattdessen erfassen IoT-Sensoren Punkt-vom-Schweiß-Daten zur Verarbeitung und Analyse – fast ohne Verzögerung zwischen Erfassung und Verfügbarkeit. Die Informationen lassen sich auch auf mobile Geräte senden für einfaches Monitoring.

Solche Systeme leisten oft mehr als nur Schweißqualitätsdetails. Sie können bestätigen, wie viele Schweißstationen in Betrieb sind, deren Parameter und welche Bediener in einer bestimmten Schicht auf dem Shopfloor arbeiten. Das verschafft einen hilfreichen Überblick über die Gesamtleistung der Fertigung.

Einige Schweißunternehmen bieten sogar IoT-Lösungen für Kunden an, die die Fertigungseffizienz steigern wollen. ESAB arbeitete mit Technologiepartnern an drei Cloud-basierten Produkten, die Schweißereien helfen, Gründe für sinkende Produktivität zu identifizieren.

Eines davon, für WIG-Schweißen (Metal Inert Gas), brachte Kunden im Durchschnitt 20 % Steigerung der Maschinenauslastung. Es erhöhte die Zeit, die Arbeiter tatsächlich schweißen statt anderer Aufgaben nachzugehen. Ein weiteres IoT-Tool sendet digitalisierte Anweisungen an jede Schweißmaschine, damit Techniker die nötigen Parameter für einen Schweißnaht kennen. Auch das steigerte die Produktivität.

2. Materialauswahl für Laserschneiden verbessern

Ein erster Schritt für erfolgreiche Metallfertigung: die Eigenschaften des Materials kennen. Aspekte wie Streckgrenze, Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Duktilität müssen bei der Auswahl berücksichtigt werden. Sie bestimmen gemeinsam die Eignung des Metalls für die Fertigung und wie das Ergebnis aussieht und funktioniert.

Laserschneider gelten als vielseitigste Fertigungswerkzeuge wegen der Bandbreite an Materialien, die sie bearbeiten können. Neben Metall verarbeiten sie Holz, Kunststoff und Papier. MIT-Forscher zeigten kürzlich, wie IoT das Vertrauen von Laserschneider-Bedienern bei der Arbeit mit verschiedenen Materialien stärken kann. Sie schufen eine sensorbestückte Plattform – passend "SensiCut" genannt. Ein Add-on für herkömmliche Laserschneider.

Die Innovation kombiniert vernetzte Sensoren, Deep Learning und eine optische Analysetechnik namens "Speckle Sensing", die es dem Laser erlaubt, feinste Details auf der Materialoberfläche zu erfassen. Das Team erklärt, ihre Lösung könne Abfall reduzieren und spezifische Anweisungen für die Bearbeitung eines bestimmten Materials geben. Sie nimmt auch automatisch Feinjustierungen vor, um unerwünschte Ergebnisse zu verhindern.

Mustafa Doga Dogan, Doktorand im Projekt, erläutert: "Durch Ergänzung standardmäßiger Laserschneider mit linsenlosen Bildsensoren können wir visuell ähnliche Materialien, die in Werkstätten häufig vorkommen, einfach identifizieren und Gesamtabfall reduzieren. Wir nutzen die mikrometergenaue Oberflächenstruktur eines Materials – ein einzigartiges Merkmal, selbst wenn es optisch einem anderen Typ ähnelt. Ohne das müsste man den korrekten Materialnamen aus einer großen Datenbank raten."

Die Forscher nutzten über 38.000 Bilder, um das Tool zur Differenzierung von 30 Materialtypen zu trainieren. Das System warnt auch vor dem Schneiden von Materialien, die giftige Dämpfe erzeugen. Das Team plant, die Lösung später auf die Erkennung von Materialstärke auszuweiten.

3. Maschinenstillstandzeiten reduzieren

Industrial IoT kann auch Probleme verhindern, bei denen Maschinen plötzlich ausfallen und den Workflow stören. Eine Studie zeigte, dass Geräteüberwachung die globale Produktivität bis 2025 um bis zu 25 % steigern könnte.

Defekte Metallfertigungsmaschinen können Unternehmen Termine verpassen lassen oder die Zahl der Techniker pro Schicht begrenzen. Je nach Problem müssen Ersatzteile tagelang erwartet oder Spezialtechniker für Serviceeinsätze terminiert werden.

IoT-Sensoren verhindern diese Herausforderungen, indem sie Betriebsdaten sammeln, die Anomalien oder Wartungsbedarf anzeigen, bevor Komplikationen entstehen. Ein Unternehmen nutzt eine IoT-Lösung, die Echtzeit-Gerätedaten an Servicetechniker sendet. Tritt beim Kunden ein Problem auf, hat der Anbieter bereits kritische Informationen zum Problemumfang.

Metallfertiger können Sensordaten auch nutzen, um zu verfolgen, welche Maschinen am häufigsten Ausfallzeiten haben oder ob es Muster in den Problemen gibt. Diese Informationen können Entscheidungen über Austauschzeitpunkte oder häufigere Wartungsmaßnahmen prägen, um Ausfälle zu vermeiden.

4. Produktionsumgebungs-Anomalien verhindern

Ein einziger Parameter außerhalb der empfohlenen Werte kann die Metallfertigungseffizienz negativ beeinflussen – Produktion stoppen, Problem beheben. Das Idealszenario: Probleme bemerken, bevor ein Stillstand die einzige Option bleibt.

Eine Anwendung von Industrial IoT in der Metallfertigung betraf ein Unternehmen, das einen Prozess namens "Austempern" verbesserte. Dabei werden eisenbasierte Legierungen durch einen heißen Ofen geführt, um sie zu härten. Die Teile kommen ermüdungsfester und stoßfester heraus – gute Kandidaten für Komponenten wie Druckscheiben in Fahrzeuggetrieben.

Nach dem Ofen werden die Teile in ein Salzbad mit präziser Temperatur getaucht. Nickel-Titan-Bänder transportieren die Teile durch jede Phase. Geraten die Förderbänder aus der Ausrichtung, muss die Produktion gestoppt werden – was bis zu 36 Stunden Wartezeit zum Abkühlen der Öfen bedeutet.

Smarte Sensoren geben Fertigungsleitern Echtzeitwarnungen, wenn die Position eines Bandes außerhalb der Parameter liegt oder andere Anomalien zeigt. Diese Information ermöglicht Korrekturmaßnahmen, bevor ein Maschinenstillstand unvermeidbar wird.

Industrial IoT kann Fertigungseffizienz fördern

Viele Faktoren können kurzfristige oder länger anhaltende Einbrüche der Metallfertigungseffizienz verursachen. IoT-Sensoren garantieren keine schnelle Lösung. Aber sie schaffen bessere Transparenz, sodass Entscheidungsträger Hindernisse für die Geschäftsleistung schneller angehen können. Echtzeitdaten helfen auch, die effektivsten Lösungen zu finden – ob Mitarbeiterschulung, Gerätetausch, andere Wartungspläne oder etwas ganz anderes.