Pneumatik auf ein neues Level gehoben

Der Maschinen- und Anlagenbau muss zunehmend das immer größere Konsumentenbedürfnis nach individuell anpassbaren Produkten zu günstigen Preisen erfüllen. Neben den weiterhin benötigten Massengütern wächst der Bedarf nach Kleinserienherstellung bis Losgröße eins. Die dafür erforderlichen Schlüsseltechnologien bietet die Digitalisierung im Sinne von Industrie 4.0. Mit Blick darauf hat Festo nun die Pneumatik digitalisiert, die eine hochflexible und adaptive Automatisierung ermöglicht. Die Plattform dafür ist das universelle, programmierbare Motion Terminal VTEM, das der Fabrikausrüster soeben auf der Hannover Messe dem Fachpublikum vorgestellt hat.

Die Verschmelzung von Hard- und Software zu einem digitalisierten Ventil wertet der Anbieter als Technologiesprung. Drei Jahre währte die Entwicklungszeit. Entstanden ist dabei nicht nur eine intelligente pneumatische Automatisierungsplattform für die Industrie 4.0. Festo sieht darin auch eine Schlüsselinnovation für die Fertigung von Produkten der Zukunft, an die heute vielleicht noch gar nicht gedacht wird.

Unterschiedlichste Ventilfunktionen lassen sich flexibel programmieren und über Motion Apps ansteuern. Das Motion Terminal vereint dabei die Funktionen von über 50 Einzelkomponenten. Der Nutzwert für Anwender ist beachtlich: Einerseits wird der Engineering-Prozess vereinfacht, andererseits spart dies zahlreiche Hardware-Komponenten ein. Maschinen- und Anlagenbauer versetzt dies in die Lage, völlig neue Plattform- und Modulbauweisen anzuwenden. Anlagenbetreiber wiederum können sich Wettbewerbsvorteile aufbauen durch flexible und adaptive Anlagen, Datentransparenz, Kommunikationsfähigkeit, höchstmögliche Prozesssicherheit und einfachere Bedienung von komplexen Maschinen. „Wir haben eine Automatisierungsplattform geschaffen, in der alle Funktionen integriert sind, um eine adaptive und flexible Produktion wirtschaftlich abbilden zu können – damit haben wir die Pneumatik revolutioniert“, bewertet Alfred Goll, Sprecher des Vorstands der Festo AG & Co. KG, den Stellenwert dieser Innovation.

„Technologisch gesehen ist diese neuartige Plattform eine Verschmelzung von Mechanik, Elektronik, Regelungstechnik und Software“, erläutert die Projektleiterin Dr. Julia Duwe. Der Kunde habe durch Auswahl verschiedener Motion-Apps die Möglichkeit, den Zustand seiner Anlage in Echtzeit zu erfassen. Zugleich könne er die Funktionalität verändern und sich somit flexibel auf die Wünsche seiner Kunden einstellen. Dr. Duve: „Das Festo Motion Terminal stellt die kontinuierliche Prozessqualität und -transparenz im Bau und Betrieb von Anlagen sicher, sorgt für Flexibilität entlang des gesamten Maschinenlebenszyklus und reduziert Fehlerfolgekosten.“

Eingebaute Schnelligkeit

Wenn der Maschinenbauer die Anlage an Kundenwünsche anpasst, entfallen für ihn durch die programmierbare Plattform aufwendige Hardwareänderungen vieler einzelner Komponenten – das beschleunigt die Lieferzeit. Neue Funktionen werden schnell und intuitiv auf dem Motion Terminal programmiert. Überdies ermöglicht es die Softwarefunktionalität dem Anlagenbauer, zusätzliche Services und neue Geschäftsmodelle anzubieten. Die eingebaute Sensorik liefert in Echtzeit Daten aus dem Anlagenbetrieb und schafft Einblick in die Vorgänge innerhalb der Anlage. Die virtuelle Produktionshistorie warnt bei kritischem Verschleiß oder abweichenden Parametern. Störungen in den komplexen Abläufen werden sichtbar und nachvollziehbar. Dabei ist die digitalisierte Funktionalität unsichtbar in einer „Black Box“ geschützt, statt in sichtbaren Hardware-Elementen offengelegt zu sein – der Schutz des intellektuellen Eigentums sei so gewährleistet, versichert der Anbieter.

 

Benutzerfreundlichkeit im Fokus

Bei der Softwareentwicklung wurde großer Wert auf die Benutzerfreundlichkeit gelegt. Der Anwender kann über Internettechnologien direkt auf das Gerät zugreifen. Via Browser lassen sich die verschiedenen Motion-Apps konfigurieren. Daneben kann der Anwender den gewohnten Weg über die Maschinensteuerung wählen. Änderungen des Produktionsauftrags werden durch Wechsel der App im laufenden Betrieb ohne Umrüstaufwand erledigt. Unterschiedliche Verfahr- und Taktzeiten ermöglichen eine flexible Produktion bis Losgröße eins, beispielsweise beim Abfüllen unterschiedlicher Packungsgrößen auf einer Anlage.

Apps für den energieeffizienten Betrieb pneumatischer Applikationen sollen den Energieverbrauch signifikant senken. Auch die Piezoventile erreichen laut Firmenangaben im Vergleich zu herkömmlichen Magnetventilen je nach Einsatz eine Energieersparnis von bis zu 99 Prozent. Ergänzt wird dies durch eine Diagnose-App zur Ortung von Leckagen. Abhängig von der Applikation wären so Einsparungen im Druckluftverbrauch von bis zu 70 Prozent im Vergleich zum Standardbetrieb möglich, heißt es. Durch seine Programmierbarkeit lässt sich das Motion Terminal auch nach dem Kauf in der Funktion erweitern. Da Anlagen dadurch auf dem aktuellen Stand der Technik bleiben, verlängert sich die Anlagenlebensdauer.

Festo offeriert das Motion Terminal als Türöffner und Enabler für Unternehmen, die jetzt ihre Produktion für Industrie 4.0 fit machen wollen. Erwartet wird demzufolge eine hohe Nachfrage nach diesem Produkt. Der Fabrikausrüster hat vorgesorgt und zwei komplett neue Montagelinien eingerichtet. dk

Dank der neuen Art der Funktionsintegration des Motion Terminals VTEM und der Software-Apps können über 50 Einzelkomponenten ersetzt werden. Möglich wird dies durch Entwicklungen in energiesparender Piezotechnik, Software sowie integrierter Hub- und Drucksensorik. So erspart die integrierte intelligente Sensorik für Regelung, Diagnose und selbstlernende Aufgaben Zusatzkomponenten. Der Wechsel pneumatischer Funktionen sowie die Adaption auf neue Formate werden mittels Parameteränderung über Apps gesteuert. Zum Start des Festo Motion Terminals stehen zehn Funktionen über Motion-Apps zur Verfügung: von der einfachen Änderung der Wegeventilfunktionen bis zu energieeffizienten Bewegungen, vom proportionalen Verhalten bis hin zur Diagnose-Leckage. Das Besondere dabei: Alles funktioniert mit einer identischen Ventilhardware. Durch schnelles Zuschalten neuer Funktionen über Apps können Maschinenentwickler einen Basis-Maschinentyp erstellen und je nach Auswahl der Apps diese Maschine mit unterschiedlichen Funktionen und Ausprägungen je nach Kundenwunsch ausstatten. Weitere Apps sind in Vorbereitung. Mit den Apps „Wählbares Druckniveau“ und „Eco-Fahrt“ lässt sich der Luftverbrauch flexibel an die Anforderungen anpassen. Dank wählbarem Druckniveau kann ein digital gewählter Druck die pneumatische Kraft auf das für die Applikation nötige Niveau begrenzen. Die App „Eco Fahrt“ senkt den Druckluftverbrauch auf das nötige Minimalniveau, sofern keine Press- und Haltekräfte in der Endlage benötigt werden. Abhängig von der Applikation sind so laut Angaben Einsparungen von bis zu 70 Prozent im Vergleich zum Standardbetrieb möglich.