Verbindungselemente halten die Welt zusammen

Von Eisenbahnwaggons bis zu medizinischen Geräten, von Traktorreifen bis zu Uhrengehäusen - Schrauben, Nieten und andere drehmomentstarke Verbindungselemente halten unsere Welt zusammen. Verbindungselemente sind ein integraler Bestandteil vieler Maschinen, die zu unserer Lebensqualität beitragen; Ob wir uns dessen bewusst sind oder nicht, wir verlassen uns jeden Tag auf die richtige Verbindungstechnik, um unser Leben einfacher zu machen und unsere Sicherheit zu gewährleisten. Es ist leicht, Befestigungen als selbstverständlich zu betrachten - wenn sie funktionieren. Wenn sie jedoch nicht funktioniert, sind die Folgen spürbar. Unsachgemässe Befestigungen können negative Folgen haben, die von leichten Irritationen und Kundenunzufriedenheit bis hin zu wirtschaftlichen Schäden, Verletzungen und dem Verlust von Menschenleben reichen.

Es reicht nicht mehr aus, Teile einfach nur richtig zusammenzusetzen; Montageunternehmen müssen in der Lage sein, nachzuweisen, dass die Komponenten gemäss den korrekten Spezifikationen befestigt wurden, um die Vorschriften einzuhalten und eine Haftung zu vermeiden. Intelligente Befestigungssysteme helfen dabei, beide Anforderungen zu erfüllen.

Die manuelle Befestigung von komplexen Baugruppen ist ineffizient

Komplexe Baugruppen können Hunderte von Schrauben erfordern. In den heutigen Fertigungsumgebungen, in denen sowohl Geschwindigkeit als auch Präzision von grösster Bedeutung sind, können manuelle Befestigungsverfahren nicht mit der Effizienz und Kontrolle mithalten, die intelligente Befestigungssysteme bieten.

Wenn die Produktion mehrere Verbindungselemente umfasst, insbesondere wenn jede Schraube oder Niete andere Anforderungen stellt, ist es sinnvoll, ein integriertes System zu verwenden. Die Alternative, bei der sich das Bedienpersonal die Spezifikationen jedes einzelnen Verbindungselements merken, jedes in einem anderen Winkel oder mit einem anderen Drehmoment anziehen und dann die Ergebnisse manuell überprüfen und aufzeichnen muss, ist ineffizient. Manuelle Befestigungsverfahren sind außerdem fehleranfälliger als intelligente Systeme. Eine Vielzahl von Verbindungselementen bedeutet eine Vielzahl von Möglichkeiten, etwas falsch zu machen. Insbesondere funktions- oder prozesskritische Verbindungselemente müssen nach genauen Spezifikationen angezogen werden, um spätere Probleme zu vermeiden.

Die Kontrolle des Anzugsdrehmoments ist besonders wichtig; eine zu hohe Vorspannung (aufgrund eines zu hohen Anzugsdrehmoments) kann das Verbindungselement oder die Baugruppe beschädigen, während ein zu geringes Anzugsdrehmoment dazu führen kann, dass sich das Verbindungselement während des Betriebs löst. Beide Fehlanwendungen können zu Sicherheitsbedenken, Produktausfällen und Haftungsproblemen führen.

Dokumentation erfordert erheblichen Aufwand

Als Reaktion darauf setzen sich Standards wie VDI/VDE 2862 branchenübergreifend durch. Kommt es zu Reklamationen oder Haftungsansprüchen, müssen Unternehmen nachweisen können, dass ihre Prozesse den Industriestandards entsprechen. Im Fall der VDI/VDE 2862 schreiben diese Normen Mindestanforderungen an Schraubwerkzeuge und -systeme sowie an die Fehlererkennung vor; um den Nachweis zu erbringen, dass eine bestimmte Montage diesen Normen entspricht, müssen erhebliche Datenmengen gesammelt und gespeichert werden. Diese Dokumentationspflichten sind mit erheblichem Aufwand verbunden und bei manueller Datenerfassung oft nicht unmittelbar wertschöpfend. Die Nichteinhaltung dieser Dokumentationsanforderungen kann jedoch zu einem organisatorischen Risiko führen, so dass die Unternehmen den Aufwand dennoch betreiben müssen.

Beispiel - Haftungsrisiko

Stellen Sie sich vor, ein Hersteller von Eisenbahnwaggons dokumentiert seine Befestigungsprozesse manuell. Jede Woche konsultiert der Bediener eine Checkliste, auf der alle in der Woche zu bearbeitenden risikoreichen Verbindungen aufgeführt sind. Am Ende der Woche sammelt der Vorgesetzte die Unterschriften, bescheinigt sie und legt sie zu den Akten. Eines Tages stattet der Endkunde dem Hersteller einen Besuch ab und möchte die Abzeichnungen für einen bestimmten Auftrag sehen. Die Aufsichtsperson sucht in ihrem Aktenschrank nach dem physischen Blatt, auf dem die Abzeichnungen festgehalten wurden, stellt aber fest, dass sie vergessen hat, die in dieser Woche durchgeführten Abzeichnungen zu zertifizieren. Dieses Versehen macht den Hersteller haftbar, und die Aufsichtsperson ist gezwungen, zu kündigen - obwohl kein physischer Fehler vorliegt.

Mit einem intelligenten Befestigungssystem würde ein solches Szenario nie eintreten; da die Produktionsdaten automatisch erfasst und gespeichert werden, sind Abzeichnungen und Zertifizierungen durch den Bediener überflüssig. (Illustration)

Intelligente Befestigungssysteme reduzieren Fehler und Risiken

Das Risiko, das durch die manuelle Befestigung entsteht - sowohl aus Sicht der Produktfehler als auch aus Sicht der Produkthaftung - kann durch die Einführung eines intelligenten Befestigungssystems drastisch reduziert werden. Durch die Verbindung von intelligenten Schraub- und Nietwerkzeugen mit robuster Datenerfassungs- und Visualisierungssoftware bieten intelligente Befestigungssysteme messbare Vorteile. Zum einen machen intelligente Befestigungssysteme den eigentlichen Montageprozess effizienter. Eine gängige Praxis, insbesondere bei der Befestigung von Flanschen, ist das Anziehen von Verbindungselementen in mehreren Schritten. Bei einem manuellen Prozess kann der Bediener den Überblick über seinen Fortschritt verlieren, was ihn zwingt, anzuhalten, zu überprüfen und möglicherweise erneut anzuziehen. Intelligente Befestigungssysteme hingegen automatisieren die Reihenfolge und das Zählen und stellen sicher, dass jedes Befestigungselement in der richtigen Reihenfolge und gemäss den korrekten Spezifikationen angezogen wird.

Ganze Arbeitsabläufe können automatisiert werden. So müssen beispielsweise bei einigen Prozessen die Verbindungen zunächst mit 50 % des Drehmoments angezogen werden und dann in einem separaten Durchgang mit dem endgültigen Drehmoment. Mit ihren automatischen Sequenzierungs- und Zählfunktionen können intelligente Schraubsysteme die Drehmomente in den nachfolgenden Runden automatisch anpassen. Sie können auch für einen ordnungsgemässen Arbeitsablauf sorgen, indem sich die Werkzeuge bei Bedarf sperren und selbst freigeben, so dass jede Schraube oder Niete nur dann angezogen wird, wenn sie angezogen werden soll. Die Automatisierung von Drehmomentstufen, Drehmomentwinkeln und Schraubenzählung verringert das Fehlerrisiko durch manuelle Eingriffe. Durch die Sicherstellung von Genauigkeit und Konsistenz werden Nacharbeit und Ausschussraten drastisch reduziert.

Intelligente Systeme überwachen auch die Verschraubungsdaten und senden Warnungen, wenn ein Werkzeug kalibriert, repariert oder vorbeugend gewartet werden muss, wodurch unerwartete Ausfallzeiten verringert werden. Die daraus resultierende Produktivitätssteigerung durch intelligente Befestigungssysteme übertrifft die von manuellen Befestigungsverfahren deutlich.  

Umfangreiche, robuste Datensätze ermöglichen Verbesserungen

Zusätzlich zu den greifbaren, operativen Vorteilen, die sich im eigentlichen Montageprozess zeigen, bieten intelligente Befestigungssysteme auch hinter den Kulissen strategische Vorteile. Der Aufwand für eine angemessene Dokumentation zu regulatorischen und rechtlichen Zwecken wird drastisch reduziert, da jedes Bit an Daten - Drehmoment, Winkel, etc. - erfasst und aufgezeichnet wird (zusammen mit einem Zeitstempel), sind manuelle Abzeichnungen nicht mehr erforderlich. Intelligente Befestigungssysteme ermöglichen es Unternehmen, detaillierte Produktionsaufzeichnungen über jede einzelne Montage zu führen; die erforderlichen Papierunterlagen sind digitalisiert, leicht durchsuchbar und sofort verfügbar.

Die Verbindungsdaten werden nicht nur zu Prüfzwecken gespeichert und abgelegt, sondern stehen auch für Analysen zur Verfügung. Teams zur Prozessverbesserung können auf Datensätze zugreifen, die früher mit manuellen Systemen unmöglich zu erhalten gewesen wären, geschweige denn mit anderen Produktionsdaten zu integrieren. Da die meisten Systeme cloudbasiert sind, stehen die Daten jederzeit und überall zur Verfügung und können arbeitsplatz-, produktionslinien- und werksübergreifend konsolidiert werden. Die daraus resultierenden Datensätze sind umfangreich und robust und ermöglichen weitere Produktivitätssteigerungen durch analytische Erkenntnisse.

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