Die Sensortechnik spielt in der Fabrik der Zukunft eine immer wichtiger werdende Rolle, denn das Potenzial für deutsche Firmen ist groß: Allein im Maschinen- und Anlagenbau wird durch die Einbettung von Industrie 4.0 in die Sensortechnik bis 2025 ein zusätzliches Wertschöpfungspotenzial von 23 Milliarden Euro erwartet.
Durch die kommunikative Integration von Sensoren in zum Beispiel ein Maschinengestell wird der Informationsfluss innerhalb der Automatisierungsebenen durchgängig. Die in den Maschinen realisierten Sensoren steigern die Flexibilität und die Bedienerfreundlichkeit deutlich. Denn heute ist es etwa ohne manuelle Eingriffe in den Sensoren oder dem Automatisierungssystem möglich, Parameter für spezifische Formen abzuspeichern und automatisch bei einem Produktwechsel schnell und reproduzierbar aktivieren zu lassen.
Ein weiteres Beispiel, das sensorisches Umdenken erfordert, ist die Messung der Belastungen im Maschinengestell. In modernen Maschinen nehmen die Anforderungen an das Maschinengestell stetig zu. Da während des Betriebs einer Maschine verschiedenste Belastungsarten auftreten, kann deren Genauigkeit und somit die Qualität des finalen Werkstücks negativ beeinflusst werden. Die Sensortechnik kann dem entgegenwirken und gewährleistet damit sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Effizienz der produzierenden Maschine.
Exakt auf die Maschine abgestimmte Sensoren
Wird die geeignete Sensorik in die Steuerung des jeweiligen Maschinengestells integriert, können Grenzwerte überprüft und erfasst werden. Findet eine Überschreitung statt, kann auf diese reagiert und bereits im Fertigungsprozess Fehler kompensiert werden. Bekannt sind Fälle, in denen Sensorik im Maschinengestell oder in Gestellbauteilen eingesetzt wird, um feuchtigkeitsbedingte Genauigkeitsänderungen durch einfache Wasseraufnahmen aus der Luft zum Beispiel bei hoher Luftfeuchtigkeit zu verhindern. Werden Feuchtigkeitssensoren in das Maschinengestell integriert, informiert die Steuerung der Maschine sofort den Bediener über eine Fehlermeldung.
Seit 35 Jahren ist die Firma Rampf Experte für Maschinengestelle aus Mineralguss. Ihre Mineralgusstechnik ist sehr gefragt, da Sensoren sehr gut in die Maschinenbetten integriert werden können, wodurch zum Beispiel thermisch bedingte Verformungen eliminiert werden.
Die Firma Bosch zum Beispiel verfügt über ein breites Produktportfolio an Sensoren, die unter anderem auch für Anwendungen im Bereich der vernetzten Produktion einsetzbar sind. So hat das Unternehmen beispielsweise kürzlich einen Sensor auf den Markt gebracht, der die oben genannten Belastungsarten sowie das Erdmagnetfeld, Geräusche oder die Drehraten erfasst. Diese Sensoren sind automatisierungsfähig und mit einer Funkschnittstelle ausgestattet, wodurch eine Zustandserfassung jederzeit an eine zentrale Stelle übermittelt wird. Damit bringen sie schon mal wichtige Voraussetzungen für den Einsatz in Industrie 4.0-Anwendungen mit.
Die ‚Augen und Ohren’ für Industrie 4.0
Industrie 4.0 eröffnet den Sensorherstellern ein enormes Marktpotenzial, denn sie spielen dort eine maßgebliche Rolle. Die Ausstattung von Maschinen mit der Fähigkeit des intelligenten Erkennens, Kommunizierens und Agierens machen intelligente Maschinen möglich. Nicht nur im Smartphone, viel mehr in allem was „smart“ ist, wird internetfähige Sensorik enthalten sein, denn das Internet der Dinge und Dienste macht nur Sinn, wenn die Dinge auch etwas zu sagen haben. Da wechselnde Zustände sensitiv erfasst werden können, wird man mit der Sensorik in die Zukunft wachsen.
„Sensoren sind die Sinnesorgane einer Maschine“, beschrieb Claus Melder, der Division Manager Presence Detection der Sick AG die wichtige Rolle der Sensorik in den Diskussionen um Industrie 4.0.
Dass die Industrie 4.0 noch eine ganze Reihe von Herausforderungen meistern muss, ist offensichtlich. Es fehlen nicht nur internationale Standards und Normen, sondern auch Fragen bezüglich der Energieversorgung sowie der Datenübertragung und -sicherheit sind noch offen. Gerade bei letzterem besteht ein deutlicher Handlungsbedarf. Künftig wird es immer wichtiger, dass auch die Sensordaten geschützt den Empfänger erreichen und weder im Sensor noch bei der Übertragung manipuliert werden können.
Jedoch gehen Experten davon aus, dass die Steigerung in der Sensorik deutlich über der Umsatzsteigerung des Maschinenbaus liegen wird. Die Zahl der Sensoren verdoppelt sich laut dem AMA Fachverband alle fünf Jahre. Die Rolle der Sensorik in Industrie 4.0 ist ein immenser Bestandteil, vor allem aufgrund der steigenden Nachfrage nach kundenspezifischer Sensorik. Hier wird die Sensorik im Bereich der Industrie 4.0 überdurchschnittlich profitieren, daher wird mittlerweile auch schon gerne über „Sensoren 4.0“ gesprochen. Die Sensorik Unternehmen werden ganz gezielte Produkte und Dienstleistungen in Zusammenhang mit der Evolution zu Industrie 4.0 entwickeln, die die Kunden für die Errichtung intelligenter Produktionssysteme benötigen. Den höchsten Profit wird künftig nicht mehr der reine Maschinenhersteller, sondern der machen, der zusätzlich Wartung und andere Services anbieten wird, also der, der die entsprechenden Daten hat, sie verknüpfen, intelligent kombinieren und auswerten kann.
Optimierung des Fertigungsprozesses
Durch die Kommunikation der Maschinen untereinander wird die Produktivität gesteigert. Bei Fehlermeldungen reagiert die Maschine und behebt diese schnellstmöglich. Die Erkennung der Umwelteinflüsse ermöglicht eine Steigerung der Prozessstabilität, weshalb auch die Produktqualität erhöht wird. Die Sensorik am Maschinengestell schafft die Voraussetzung für eine durchgehend transparente und effiziente Produktion.
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