Neue Messtechnik für das Walzwerk

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Industrie 4.0, das bedeute, dass die vierte industrielle Revolution auch im Walzwerke stattfinden müsse, konstatieren die Springer-Autoren um die Herausgeber Heinrich G. Bauer und Wolfgang Schadt in "Walzen von Flachprodukten". Allerdings: "Eine fabrikinterne Kommunikation, oft noch bestehend aus IT-Insellösungen und Medienbrüchen bis hin zur Datenerfassung auf Papier, ermöglicht in der Regel noch keine smarte, intelligente Fabrik" (Seite 8). Und die Daten für einen Walzprozess 4.0 müssten zunächst einmal verlässlich erhoben werden: "Die notwendige Voraussetzung zur Erzielung hoher Produktqualität bei Produktionsprozessen höchster Geschwindigkeit ist der Einsatz von neuen Mess- und Regeltechnologien" (Seite 191). 

Neben klassischen optischen Messeinrichtungen setzen die Ingenieure im Walzwerk dabei auf Laser- und neuerdings auf Radartechnik, denn "elektromagnetische Strahlung im Bereich von einigen zehn Gigahertz, sogenannte Radarstrahlung, ist im Gegensatz zu Laserlicht unempfindlich auf Dampf und Staub. Messsysteme, die mit Strahlung in diesen Frequenzbereichen arbeiten, eignen sich daher für den Einsatz bei den rauen Umgebungsbedingungen in Warmbandstraßen und können beispielsweise für die Messung von Breite und Dicke verwendet werden" (Seite 199). Ein Team der TH Köln hat in diesem innovativen Technikumfeld die Grundlage zur Entwicklung eines Geschäftsmodells gesehen und plant jetzt, das Unternehmen mecorad zu gründen, das mittels Radarsensorik eine mikrometergenaue Messung an jeder Stelle des Warmwalzprozesses in Echtzeit ermöglichen will. Zudem möchte das Team mit dem neuen Unternehmen die weitere Digitalisierung der Produktion unterstützen. 

"Mit unserer Technologie gehen wir zwei Grundprobleme der Stahlproduktion an: zu hohe Produktionswertverluste durch ungenaue Messungen und fehlende Regelungsprozesse sowie einen großen Aufholbedarf bei der Digitalisierung", sagt mecorad-Geschäftsführer Marc Banaszak, der zusammen mit den Mitgründern Cagdas Ünlüer und Andreas Heutz am Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik der TH Köln die Grundlagen für die neue Technik gelegt hat. Das Vorhaben wird gefördert über das Programm Exist-Forschungstransfer, mit dem das Bundeswirtschaftsministerium Unternehmensgründungen unterstützt, die auf Forschungsergebnissen der Hochschulen basieren.

Radarsensoren erfassen Dicke, Breite und Länge

Basis des mecorad-Systems sind Radarsensoren, die an einem Bügel rund um die Walzstraße montiert werden und das noch glühende Metall multidimensional – also in Dicke, Breite und Länge – vermessen. Die Ergebnisse sind trotz der schwierigen Bedingungen für präzise Messungen, wie sie im Stahlwerk herrschen, nach Angaben der Entwickler momentan bereits bis auf den zwanzigstel Millimeter genau und stehen in Echtzeit zur Verfügung. Interferenzen und Störungen etwa durch die starken Vibrationen werden durch die von den Unternehmensgründern entwickelten Algorithmen beseitigt. "Durch die Messungen unmittelbar in der Produktion können automatische Korrekturmechanismen bei Abweichungen vom Soll sofort eingreifen. Dies war bislang nicht möglich. So werden der Schrott vermindert, die Produktqualität erhöht und Produktionswertverluste minimiert. Letztere belaufen sich bei einem durchschnittlichen deutschen Bandwalzwerk auf mehrere Millionen Euro jährlich", sagt Banaszak.

Industrie 4.0 für die Stahlproduktion

Aufbauend auf diesen Messungen wollen die Unternehmensgründer weitere Dienstleistungen entlang der Wertschöpfungskette anbieten, zum Beispiel Software für spezielle Messungen, Prozessanalysen und Regelungsalgorithmen für die Steuerung des Walzspalts oder der Walzkaliber. Auch die Abstimmung mit externen Akteuren wie dem Schrottverarbeiter könnten sie mit Applikationen managen. "Unser System ist darauf ausgelegt, Services bis hin zum Endkunden zu ermöglichen und diesen in die Produktion einzubinden, etwa durch eine Automatisierung der Auftragsbearbeitung", sagt Banaszak.