Ein neues Sensorsystem des Fraunhofer IZFP kann anhand einer akustischen Geräuschbewertung Fehler oder Unregelmäßigkeiten in Anlagen und Maschinen schnell und zuverlässig erkennen. Es ist bereits erfolgreich bei John Deere zur Prüfung von Mähdrescher-Schneidwerken im Einsatz.
Das Sensorsystem prüft das rotierende Schneidwerk eines Mähdreschers auf fehlerhafte Schwingungen und Geräusche.
Uwe Bellhäuser / Fraunhofer IZFP
Sind Großmaschinen und Anlagen bereits im Betrieb, können Defekte oder fehlerhaft montierte Komponenten zum Ausfall von Maschinen und somit zu Produktionsstillständen sowie wirtschaftlichem Verlust führen. Daher ist eine Qualitätssicherung bereits vor der Inbetriebnahme beziehungsweise nach der Endmontage von Anlagen und Maschinen von erheblicher Bedeutung. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Saarbrücken haben eine objektive Prüflösung entwickelt, die zur Montageendkontrolle sowie zur dauerhaften Qualitätsüberwachung von sich bewegenden oder rotierenden Maschinen und Anlagen eingesetzt werden kann.
Zuverlässig Fehler aufspüren ohne aufwendiges Kalibrieren
Maschinen und Anlagen erzeugen im Betrieb charakteristische Schwingungen und damit Geräusche: Diese geben Auskunft über die Qualität, da Montagefehler oder sonstige Defekte oftmals eine Veränderung der "normalen" Betriebsgeräusche verursachen. Häufig besitzt das Montagepersonal daher ein gutes Gehör und langjährige Erfahrung. Das menschliche Gehör unterliegt allerdings einer gewissen Subjektivität; ermüdet nach einer bestimmten Zeit oder wird durch Umgebungslärm negativ beeinflusst. Auf dem Markt verfügbare akustische Prüfsysteme erfordern oftmals eine Anpassung oder aufwendige Kalibrierung.
Das Sensorsystem AcoustiX vom Fraunhofer IZFP nutzt die Daten individuell angepasster akustischer Sensoren, die direkt an der Maschine angebracht werden. Alternativ erfasst es auch berührungslos über Mikrofone die Schwingungen oder Geräusche von Maschinen und Anlagen. Fehler oder Unregelmäßigkeiten werden automatisiert analysiert und schließlich protokolliert. Auf Grundlage der Signalauswertung können innerhalb von wenigen Minuten gezielte Aussagen über die korrekte Montage und Funktion der Anlage oder Maschine getroffen werden.
Vielfältige industrielle Einsatzmöglichkeiten
Das Sensorsystem eignet sich für alle Bereiche, in denen die Montageendkontrolle oder die dauerhafte Betriebsüberwachung von erheblicher Bedeutung sind, zum Beispiel zur Überwachung von großen, autonom betriebenen Maschinen und Anlagen oder zur Qualitätsbewertung einzelner Baugruppen, die unter anderem auf Prüfständen betrieben werden. "Der Entwicklungsfokus liegt insbesondere auf unseren Analysemethoden, den sogenannten Algorithmen. Diese können ohne großen Aufwand auch in bereits bestehende Prüfsysteme integriert und kundenspezifisch angepasst werden", erklärt Matthias Heinrich, Wissenschaftler am Fraunhofer IZFP.
AcoustiX ist bereits erfolgreich bei John Deere zur permanenten Qualitätsüberwachung von Mähdrescher-Schneidwerken im Industrieeinsatz und wird zurzeit begleitend für die Serienfertigung validiert. Mittelfristiges Ziel der Forscher ist die exakte Fehlerlokalisierung sowie die detaillierte Bestimmung der Fehlerart durch intelligente Algorithmen beziehungsweise Analysemethoden.