Powertrain
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Gießerei, mechanische Bearbeitung und Montage

Die Antriebstechnologie der PKWs wird sich in den nächsten Jahren stark verändern. Allerdings ist noch offen, welcher Antrieb oder welche Kombination von Antriebsarten wann vorherrschen wird. Und trotz aller Euphorie für Elektronantrieb, Hybrid oder Brennstoffzelle darf man nicht ignorieren, dass der Verbrennungsmotor noch die nächsten Jahre der Standard im PKW sein wird. Denn die alternativen Antriebe haben noch immer mit Problemen wie Energiespeicherung, fehlender Tankstelleninfrastruktur und hohen Produktionskosten zu kämpfen. Zudem gilt es die unterschiedlichen Mobilitätsbedürfnisse weiterhin befriedigen zu können.

Daher lautet die Devise nicht nur Kompetenz und Know-how bei der Elektromobilität aufzubauen, sondern auch bei den Verbrennern weiter auszubauen – mit dem Ziel weltweit effizienter, sparsamer und umweltschonender unterwegs sein zu können. Und die Entwicklung im Bereich des Verbrennungsmotors ist noch keinesfalls abgeschlossen. Der aktuelle Trend heißt „Downsizing“. Dieses Prinzip der Verkleinerung des Hubraums bei gleichbleibender Leistungsfähigkeit gilt als Ansatz für signifikante Verbesserungen im Kraftstoffverbrauch. Die bekannten Komponenten wie Motorblock, Zylinderkopf, usw. werden hierfür weiter optimiert und es werden kostengünstige Fertigungsmöglichkeiten für Turbolader entwickelt. Das hat Auswirkungen auf die Gießerei, die mechanische Bearbeitung und auch die Montage.

Gießerei: Ausfallzeiten reduzieren

Downsizing beeinflusst die als klassische Gussteile bekannten Bauteile von Verbrennungsmotor und Antriebsstrang: Zylinderkopf, Kurbelgehäuse und Kurbelwelle. Diese Teile werden kleiner, aber gleichzeitig höher belastet. Dies ist eine Herausforderung für Werkstoffe und Herstellverfahren. Aufgrund der hohen Temperaturen und rauen Umgebungsbedingungen wird das Thema Ausfallzeiten allerdings weiterhin ein zentrales Thema in der Gießerei bleiben. Balluff-Produkte unterstützen Sie die Ausfallzeiten zu reduzieren: Unsere robusten und hochtemperaturfesten Sensoren sowie deren Spezialzubehör sind selbst im Gießereiumfeld sehr zuverlässig und langlebig. Damit sorgen sie für weniger Stillstandzeiten, geringeren Ersatzteilbedarf und letztendlich geringere Kosten für Sie.

Applikationsbeispiele in der Gießerei

  • Füllstandskontrolle in Sandbunkern

    Kernschießmaschinen fertigen Sandkerne für Metallguss. Sie werden aufgrund des Leichtbau-Trends überwiegend für Motoren verwendet wird, die aus Aluminium-Silizium-Legierungen bestehen. Da die Herstellung im hohen Grade automatisiert und eine Entnahme der Kerne sowie ein anschließender Neustart der Maschine durch den Bediener nicht mehr notwendig ist, muss gewährleistet sein, dass immer ausreichend Vorrat im Sandbunker ist. Ultraschall-Sensoren von Balluff messen berührungslos und kontinuierlich die Füllstände dieser Sandbunker. Dabei werden sie von Staub oder Schmutz nicht beeinträchtigt. Und ihr weiter Erfassungsbereich ermöglicht selbst größere Objektabstände. Durch die hohe Auflösung und kleine Blindzonen arbeiten sie äußerst präzise. Die Füllstandshöhe können Sie sich kontinuierlich durch ein Analogsignal oder mit zwei Schaltsignalen als Min-/ Max-Wert ausgegeben lassen.

    Füllstandskontrolle in Sandbunkern

  • Schieberabfrage

    Um komplexe Hinterschneidungen beim Druckguss zu ermöglichen, sind Gießformen heutzutage mit vielen Schiebern innerhalb des Werkzeugs versehen. Nach Erstarrung der Gussteile muss eine zuverlässige Abfrage erfolgen, ob die Endposition der Schieber erreicht ist, damit die Gussteile unbeschadet aus der Form gedrückt werden können. Aufgrund der hohen Temperaturen lässt sich hier keine Standardsensorik verwenden. Balluff bietet aber mit seinen bis zu +180°C temperaturfesten mechanischen Positionsschaltern eine wirtschaftliche und langlebige Lösung für eine präzise Schieberabfrage. Sie ersparen Ihnen zeitintensive Ausfälle und somit auch Kosten. Zum Schutz der Anschlussleitung kann ein optionales Hochtemperaturkabel verwendet werden.

    Schieberabfrage

  • Füllhöhenkontrolle

    Wenn heiße Gießereiabfälle abtransportiert werden, muss sichergestellt sein, dass die Abfall-Loren nicht überladen sind und die Abfälle auf das Transportband fallen. Doch bei diesen Temperaturen überlebt Standardsensorik nicht lange. Daher hat Balluff spezielle Schutzgehäuse für optoelektronische Sensoren entwickelt, um deren Einsatzdauer zu verlängern und so weniger Wartungskosten zu verursachen. Mit einer optionalen Wasserkühlung kann die Sensorfunktion bis +160°C permanent gewährleistet werden.

    Füllhöhenkontrolle

  • Behälterpositionierung

    Beim Abtransport muss auch die Behälterpositionierung überwacht werden. Hier lassen sich temperaturfeste induktive Sensoren von Balluff bedenkenlos einsetzen. Sowohl ihre Gehäuse als auch ihre Kabel sind für erhöhte Temperaturen bis 230 °C optimiert und überstehen mühelos die hohen Temperaturen. Durch unterschiedliche Bauformen können Sie die Sensoren in verschiedensten Situationen leicht integrieren und so auch Platzeinschränkungen optimal lösen.

    Behälterpositionierung

Mechanische Bearbeitung: Taktraten und Prozesssicherheit erhöhen

Der Downsizing-Trend bedeutet auch komplexere Bearbeitungs- und Montageprozesse bei der Produktion zukünftiger Antriebsstränge. Umso wichtiger ist es Prozesssicherheit und Produktgüte zu gewährleisten. Dies kann durch leistungsstarke Sensoren und Systeme sowie Netzwerk- und Verbindungstechnik erreicht werden. Beispielsweise durch Sensoren zur Prozessüberwachung, der Füllstanderfassung von Prozessmedien oder der Sensorintegration in Werkzeugspindeln von Bearbeitungszentren. Auch Taktraten lassen sich durch den Wegfall von manuellen Fertigungsschritten erhöhen. Die automatisierte Werkzeugidentifikation mit RFID ist hier ein wichtiger Schritt.

Applikationsbeispiele in der mechanischen Bearbeitung

  • Automatisierte Werkzeugidentifikation und -verwaltung

    In Bearbeitungszentren werden die Zerspanungswerkzeuge häufig gewechselt – Tool ID von Balluff bietet eine äußerst effiziente Lösung zur automatisierten Werkzeugidentifikation: Berührungslos werden alle Werkzeugdaten wie Maße oder Einsatzort, -dauer, -art und -verschleiß automatisch eingelesen, auf dem Datenträger im Werkzeughalter gespeichert und in den Anlagenspeicher übernommen. So lassen sich die Werkzeuge optimal nutzen und verwalten und Sie profitieren von einer höheren Maschinenverfügbarkeit, reduziertem Lagerbestand sowie minimalem Ausschuss. Außerdem sind die Daten jederzeit verfügbar und werden weder falsch eingegeben noch ganz vergessen.

    Automatisierte Werkzeugidentifikation und -verwaltung

  • Spannwegüberwachung an Werkzeugspindeln

    In modernen Metall-Bearbeitungszentren herrschen enge Einbaubedingungen. Perfekt, dass die kleinsten Varianten unseres induktiven Positionsmesssystems BIP nur 14 bzw. 17 Millimeter messen und daher auf engstem Raum einsetzbar sind. Sie sind ideal für die Überwachung der Klemmmechanik an Werkzeugspindeln: Ist das Werkzeug in der Spindel gespannt, nicht gespannt oder ist kein Werkzeug in der Spindel? Die Spannwegüberwachung lässt sich sogar bei Rotation der Klemmmechanik realisieren. Dabei erfasst das BIP die Position eines metallischen Nockens, der sich seitlich am Sensor vorbeibewegt. Ein flexibel einstellbarer Messbereich sowie eine hohe Wiederholgenauigkeit sorgt für eine optimale Prozessqualität. Varianten mit IO-Link-Schnittstelle ermöglichen eine einfache Verkabelung, Diagnose im laufenden Betrieb bis auf die Feldebene und eine automatische Parametrierung.

    Spannwegüberwachung an Werkzeugspindeln

  • Sichere Prozessüberwachung

    Die Überwachung von Prozessmedien wie Druckluft, Kühl- und Schmiermittel oder Hydrauliköl haben in der mechanischen Bearbeitung einen wichtigen Einfluss auf die Fertigungsqualität. Drucksensoren von Balluff unterstützen Sie bei genau diesen Aufgaben und gewährleisten so eine gleichbleibend hohe Oberflächenqualität der Werkstücke. Die Drucksensoren sind flexibel zu montieren und einfach zu bedienen, da sie mit drehbaren Display- und Anschlussgehäusen ausgestattet sind. Ihr robustes Edelstahlgehäuse ermöglicht eine prozessnahe Installation. Ausgestattet mit IO-Link, geben die Drucksensoren ihre Werte unmittelbar an die Steuerung weiter und veranlassen so eine exakte Nachregelung.

    Sichere Prozessüberwachung

  • Füllstanderfassung von Prozessmedien

    Zu den wichtigsten Prozessmedien einer Werkzeugmaschine gehören Kühlwasser sowie Kühlschmierstoffe. Hiervon muss immer ausreichend verfügbar sein. Kapazitive Sensoren BCS sind die idealen Grenzstandsensoren für diese Medien. Ob berührungslos oder im direkten Kontakt – sie liefern exakte Ergebnisse und erfassen die maximalen und minimalen Füllstände durch die Behälterwand oder mithilfe von Adaptern. Sie kompensieren Feuchtigkeit, Schaum und Anhaftung jeglicher Art – selbst durch bis zu 10 mm dicke Kunststoff- und Glaswandungen. So überwachen sie die Füllhöhen von Kühl- und Schmiermittelbehältern zuverlässig.

    Füllstanderfassung von Prozessmedien

Montage: Qualität und Rückverfolgbarkeit sicherstellen

In der Montage entstehen aus vielen Einzelteilen die fertigen Motoren. Schritt für Schritt wird der Motor komplettiert und am Ende nach höchsten Qualitätsstandards überprüft. Teils laufen verschiedene Motorvarianten über ein Montageband. Durch die Elektromobilität wird es noch komplexer, da häufig Modelle mit Verbrennungsmotor und E-Antrieb auf einer Linie produziert werden. Da müssen die Mitarbeiter den Überblick behalten. Rückverfolgbarkeit sowie Qualitätskontrollen sind hier gefragt. Dies gelingt mit umfassender Balluff-Kompetenz: Mit unseren RFID-Systemen sammeln Sie die unzähligen Informationen der vielen Fertigungsschritte schnell und zuverlässig ein. Unser Machine Vision-Portfolio sorgt für eine automatisierte Qualitätssicherung bereits während der Prozesse und unsere SmartLights zeigen Ihre Betriebszustände flexibel an.

Applikationsbeispiele zur Montage

  • Produktions- und Qualitätsdaten automatisch dokumentieren

    Um alle Arbeitsschritte in Montageanlagen sicher und lückenlos zu dokumentieren, setzen Sie am besten RFID-Systeme von Balluff ein. Die RFID-Datenträger werden direkt in den Motorblock geschraubt und durchlaufen den gesamten Montageprozess. Beim Passieren der einzelnen Stationen werden alle relevanten Produkt- und Auftragsdaten vom Reader ausgelesen und ergänzt. So wird der Durchlauf lückenlos in Echtzeit dokumentiert und Ihre Prozesse sind jederzeit transparent. Das Lesen und Schreiben läuft automatisch ab, so lassen sich manuelle Arbeitsschritte und somit auch potentielle Fehlerquellen einsparen. Das High-Speed RFID-System von Balluff ist bis zu 8-mal schneller als der Standard ISO 15693. So können selbst größte Datenmengen in kürzester Zeit verarbeitet werden. Damit reduzieren Sie Ihre Taktzeiten und Ihre Ausbringungsraten steigen.

    Produktions- und Qualitätsdaten automatisch dokumentieren

  • Qualitätssicherung automatisieren

    Industriekameras übernehmen in der Powertrain-Montage Qualitätskontrollen wie beispielsweise Geometrie- und Vollständigkeitsprüfungen und erledigen dies schneller und zuverlässiger als es ein Mensch vermag. Zu den typischen Anwendungen gehören das Prüfen von Dichtungs-O-Ringen auf Vorhandensein und korrekten Sitz. Dank integrierter Lagenachführung funktioniert dies sogar zuverlässig, wenn die Teile in unterschiedlicher Position am Sensor vorbeikommen. Zusätzlich lesen unsere Industriekameras Strich- und Datamatrixcodes, die aufgrund von Variantenvielfalt und Sicherheitsanforderungen bei nahezu jedem im Auto verbauten Teil verwendet werden müssen. Sie lassen sich einfach in Fördersysteme integrieren und ermöglicht so eine 100-Prozent-Inline-Kontrolle von Teilen und Baugruppen. Zudem sind sie kompakt und fast ebenso einfach zu bedienen wie ein herkömmlicher Sensor.

    Qualitätssicherung automatisieren

  • Produktionsabläufe flexibel visualisieren

    Bei der Vielzahl an Montageschritten darf man den Überblick nicht verlieren. Mit unseren LED-Signalleuchten SmartLight visualisieren Sie den Status Ihrer Montageprozesse flexibel und einfach: Sie können zwischen Lauflicht-, Segment- und Levelmodus wählen, sodass Verläufe, Tendenzen und Fehler jederzeit eindeutig angezeigt werden. Zudem können Sie die verschiedenen Zonen der Smartlights in Anzahl, Größe und Farbe individuell parametrieren. Alle Anpassungen oder Änderungen erfolgen einfach und schnell im laufenden Betrieb – ganz ohne mechanischen Umbau. Außerdem haben Sie die Wahl zwischen 3 verschiedene Größen für einen vielfältigen Einsatz. Es gibt auch Varianten mit akustischer Meldefunktion.

    Produktionsabläufe flexibel visualisieren

  • Unterschiedlichste Aufgaben bewältigen

    In der Powertrain-Montage fallen unterschiedlichste Aufgaben an: Signale bündeln, Daten per RFID aufzeichnen und rückverfolgen, Pneumatik schalten, Signalisieren von Betriebszuständen mit Smartlights usw. – Ein einziger IO-Link-Master kann als dezentraler Datenverdichter alle diese Aufgaben lösen und so Baugruppen einsparen. Denn über ihn werden alle intelligenten Sensoren und Aktoren mit der Steuerung verbunden. Das ermöglicht eine zentrale Parametrierung und Diagnose. Eine portspezifische Einzelkanalüberwachung erkennt Kurzschlüsse, Überlast sowie Kabelbruch an jedem Port. Dieser Grad an selektiver Diagnose ist bei E/A-Modulen einzigartig. Bedienungsfreundlich sind die IO-Link-Master dank Display, integriertem Switch und Web-Server. Und mit entsprechenden Sensor-/Aktorhubs können Sie auch binäre oder analoge Devices einbinden.

    Unterschiedlichste Aufgaben bewältigen

    1. IO-Link-Master 2. Feldbusleitung 3. Power-Leitung 4. Sensorhub (16 Eingänge) 5. IO-Link-Ventilinselstecker 6. SmartLight 7. RFID-Reader 8. RFID-Datenträger 9. Anschlussleitung M12, 4-adrig 10. RFID-Anschlussleitung M12, 4-adrig

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