Hochschule Esslingen / Vögtle Service 43 Jahre alte Presse zieht in Smart Factory ein

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Die Hochschule Esslingen hat in Zusammenarbeit mit der Vögtle Service GmbH eine alte hydraulische Presse modernisiert und in die Smart Factory Testumgebung der Hochschule eingebunden. Die Fakultät Maschinenbau hat dafür einer 100-t-Presse von Fritz Müller aus dem Jahr 1977 ein Retrofit zuteil werden lassen.

Im Labor „Umformtechnik und Lasermaterialbearbeitung“ der Fakultät Maschinenbau, Hochschule Esslingen, steht zu Lehrzwecken eine hydraulische Tiefziehpresse mit einer Presskraft von 100 t zur Verfügung. Diese aus dem Jahre 1977 stammende Presse musste dringend ersetzt werden, da aus Sicherheitsgründen die Betriebsgenehmigung nicht mehr verlängert wurde und die teilweise defekte Hydraulik vermehrt zu Leckagen führte.

Eine Marktrecherche führte sehr schnell zu dem Ergebnis, dass bei den vorhandenen begrenzten Mitteln eine Ersatzbeschaffung finanziell nicht zu stemmen wäre. Somit fiel die Entscheidung, die vorhandene Presse einem sog. Retrofit zu unterziehen. Entscheidungen dieser Art sind auch in der freien Wirtschaft nicht selten.

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Retrofit statt Neubeschaffung

Durch die zyklische Modernisierung von Pressen kann deren Nutzungsdauer sogar mehrmals verlängert werden. Generell sollte man einen Retrofit bereits nach 15 bis 20 Jahren in Erwägung ziehen. Da sich der Stand der Technik weiterentwickelt und wiederholt aktualisierte Sicherheitsvorschriften solche Anpassungen teilweise unumgänglich machen, um einen sicheren Betrieb gewährleisten zu können. Sofern die Grundsubstanz der Maschine es gestattet und die Leistungsmerkmale sowie der Einsatzcharakter nicht angepasst werden müssen, ist gegenüber einer Neuanschaffung, die Modernisierung die deutlich günstigere Variante. Weitere Entscheidungskriterien für einen Retrofit sind zum einen die kurze Lieferzeit, ein deutlich geringerer Ressourcenverbrauch und der minimale Aufwand für die Integration in die betriebliche Infrastruktur.

Einen entscheidenden Faktor bei der Auswahl stellen daher die eingesetzte Technik und die Visualisierung der Anlagenzustände dar. Diese wirken sich direkt auf die Betriebskosten aus und haben somit Einfluss auf die zukünftige finanzielle Belastung. Durch den Einsatz von standardisierten Bauteilen etablierter Hersteller werden die Ersatzteilversorgung und der Service langfristig sichergestellt. Wie bei einer Neuanlage handelt es sich beim Retrofit um eine Selbstverständlichkeit, dass die Erfassung von Betriebsdaten, sowie die Vergabe von Zugriffsrechten und eine multilinguale Sprachauswahl, möglich sind.

Neben einer verbesserten Bedienergonomie wird der Instandhaltungsaufwand der Anlage durch eine automatisierte Bedienerführung im Fehlerfall, sowie durch integrierte Wartungshinweise, minimiert. Der Einsatz modernster Ventil- und Motoren-Technik, sowie die gesetzeskonforme Umsetzung von Sicherheitskonzepten, zeichnen eine professionelle Modernisierung aus. Ähnlich wie bei einer neuen Presse werden beim Retrofit die Betriebskosten und das Unfallrisiko gesenkt, während die Prozesssicherheit gesteigert und die Rechtssicherheit gewährleistet wird.

Integration in eine Smart Factory

Neben der angestrebten Modernisierung bestand seitens der Hochschule die Anforderung, während des Betriebes auf die Prozessdaten der Presse zugreifen zu können, welche als Input für einen neu erstellten digitalen Zwilling benötigt werden. Aus diesem Grund wurde die Presse von der Vögtle Service GmbH im Rahmen des Retrofits um eine OPC-UA-Schnittstelle erweitert, die den Zugriff auf alle relevanten Maschinendaten ermöglicht.

Die Umsetzung des digitalen Zwillings erfolgt mit der Plattform „Digital Twin as a Service“, die vom Virtual Automation Lab (VAL) der Hochschule Esslingen entwickelt wird. Eine webbasierte Oberfläche ermöglicht die einfache und abstrakte Modellierung und Konfiguration des digitalen Zwillings, bestehend aus der geometrischen Repräsentation, dem Verhaltens- und dem Interaktionsmodell sowie der Anbindung an reale Maschinendaten. Die Plattform ermöglicht eine direkte Übertragung der digitalen Zwillinge ohne Adaptionsaufwand auf verschiedene moderne Visualisierungsendgeräte wie Virtual Reality Brillen und Tablets.

Der realdatengetriebene digitale Zwilling erlaubt das Monitoring aktueller Maschinen- und Produktionszustände, die Optimierung von Prozessabläufen und die Einbindung innovativer digitaler Mehrwertdienste. Die Übertragung auf moderne Mixed-Reality-Endgeräte ermöglicht zudem eine standortunabhängige virtuelle Inbetriebnahme im realen Umfeld durch eine realitätsnahe Repräsentation der Maschine bereits vor deren Auslieferung. Darüber hinaus kann der digitale Zwilling in der Lehre, für Schulungen sowie im Remote-Support eingesetzt werden.

Bereits während des Retrofits konnte an der Hochschule Esslingen der digitale Zwilling auf Grundlage der gemeinsamen Planungsdaten weitgehend erstellt werden. Nach Auslieferung der Presse ermöglichte die bereitgestellte OPC-UA-Schnittstelle eine schnelle und einfache Erweiterung des digitalen Zwillings um die realen Maschinendaten. Die Integration der Presse samt digitalem Zwilling in eine fakultätsweite digitalisierte Smart Factory bietet nun optimale Voraussetzungen für den Einsatz in Forschung und Lehre.