Expertenmeinung: Die Rolle von Werkstoffanalysegeräten für Qualität 4.0

In der Fertigungswelt findet derzeit das statt, was allgemein als vierte industrielle Revolution bezeichnet wird – oder kurz gesagt als Industrie 4.0. Seit ihrer Einführung vor etwas mehr als einem Jahrzehnt gewinnt sie in dieser globalisierten Welt immer mehr an Bedeutung. Wie jeder größere Fortschritt in der Fertigung seit der ersten industriellen Revolution im Jahr 1784, nimmt Industrie 4.0 das Beste aus der Vergangenheit und verbessert es mit aktuellen Technologien um ein höhere Effizienz zu erzielen.

Wenn von Industrie 4.0 die Rede ist, verbinden viele Menschen diese mit Digitalisierung, Big Data and Cloud, IoT, Smart Factory und Smart Manufacturing, aber weniger mit der modernen PMI-Prüfung (Positive Materialidentifikation). Der Grund hierfür – dieses, wenn auch schon veraltet, ist ja schon vorhanden. In jedem Zeitabschnitt verlieren wir jedoch nicht die Errungenschaften der vorherigen industriellen Revolution, sondern nutzen neue Ideen, Technologien und Theorien, um die Produktivität zu steigern. Die Notwendigkeit der Qualitätskontrolle gewinnt dabei mit der Einführung einer intelligenten Produktion noch mehr an Bedeutung.

Wenn ein Prozess vollständig automatisiert und in das Internet der Dinge (IoT) integriert ist, können wir nur durch eine Qualitätskontrolle sicherstellen, dass das richtige Produkt hergestellt wird – und zwar von der Analyse des Ausgangsmaterials über die Schmelzkontrolle bis hin zur Analyse des fertigen Produktes.

Die chemische Zusammensetzung müssen mit modernster und neuester Spektrometertechnologie identifiziert werden.

Expertenmeinung: Die Rolle von Werkstoffanalysegeräten für Qualität 4.0

 

Was ist Qualität 4.0?

Das Konzept der Industrie 4.0 wurde erstmals um 2007 in Deutschland vorgeschlagen und baut auf der Automatisierung, computergesteuerten Systemen und Elektronik auf, die die Grundpfeiler der Industrie 3.0 waren. Industrie 4.0 ist keine neue Theorie, sondern die nächste logische Innovation in der Fertigung und Produktion. 

Das Ziel von Industrie 4.0 ist es, Intelligenz, Konnektivität, Datensteuerung und Automatisierung in die einzelnen Fertigungsprozesse zu bringen, um eine global wettbewerbsfähige Smart Factory zu erschaffen. Während PMI und Qualitätskontrolle, kurz QC, bereits in der Industrie 3.0 eingeführt wurden, besteht das Kernkonzept von Qualität 4.0 darin, die Praxis des Qualitätsmanagements mit Fähigkeiten der Industrie 4.0 in Einklang zu bringen, um Unternehmen zur operativen Exzellenz und globaler Wettberwerbsfähigkeit zu verhelfen.

Ein Qualitätssystem, das den Anforderungen von Industrie 4.0 entspricht, misst und sendet Daten sofort über sein Netzwerk, sodass kleinere Änderungen in Echtzeit innerhalb desselben Produktionszyklus vorgenommen werden können.

Die Quintessenz ist, dass Qualität 4.0 ein integraler Bestandteil von Industrie 4.0 ist, mit einem Qualitätskontrollprozess, der eine mühelose datengesteuerte Konnektivität ermöglicht. Die Technologie muss dem Bedarf der Industrie an sofortigen Änderungen entsprechen, die auf Echtzeitdaten und einem proaktiven Ansatz für die Fertigung basieren. Dies umfasst den gesamten Prozess der Lieferkette, von der Eingangs- bis zur Ausgangsprüfung. 

 

Welche Rolle spielt die Werkstoffanalyse?

Die Werkstoffanalyse in der Fertigung und Produktion ist wichtig. Oft wird bei der Implementierung einer intelligenten Produktion sehr wenig oder gar keine Rücksicht auf PMI und QA/QC genommen, was zu bösen Überraschungen führen kann, wenn ein "ungeprüftes" Produkt im Einsatz versagt.

Die Probleme, die durch die chemische Analyse vermeidbar wären, sind jedoch in einer intelligenten Fabrik so relevant wie eh und je:

  • Identifizierung der Fehllieferung von Werkstoffen
  • Sicherstellung der korrekten chemischen Zusammensetzung des Materials
  • Vermeiden der Lieferung von fehlerhaftem Material an den Endverbraucher
  • Identifizierung von Materialverwechslungen im Lager
  • Sicherstellen, dass das Produkt die richtige chemische Zusammensetzung und die gewünschte Qualität hat

Wenn also ein Fertigungsprozess vollständig automatisiert ist, mit wenig bis gar keinem menschlichen Eingriff, ist die einzige Möglichkeit, um sicherzustellen, dass am Ende das richtige Produkt herauskommt, die Überprüfung der ein- und ausgehenden Materialien. Idealerweise bei jedem Schritt des Prozesses, bei dem sich die chemische Zusammensetzung ändert. Die Analysegeräte müssen an Ort und Stelle verfügbar und in der Lage sein, direkt und präzise bei jedem Schritt Ergebnisse zu liefern. Diese Informationen müssen dann über das Netzwerk zur sofortigen Überprüfung und Rückmeldung verfügbar sein.

 

Auswahl des richtigen Analysators für jede Phase des Prozesses

In einer Metallverarbeitung, Primär und Sekundär Metallherstellung, Gießerei, Fertigung oder Produktion besteht die zuverlässigste Methode zur Integration der Analyse in den Prozess darin, die richtige Technik für die jeweilige Aufgabe zu wählen. Da es nicht die eine "richtige" Technik gibt, müssen oft sich ergänzende Technologien kombiniert werden.

Für die zerstörungsfreie Prüfung fertiger Komponenten kann beispielsweise nur die RFA-Technologie die Oberfläche vollständig rückstandsfrei hinterlassen. Die Prüfung, ob das eingehende Material mit der erwarteten Qualität übereinstimmt, kann mit der LIBS- oder OES-Technologie durchgeführt werden, wie in der ASTM 1476 definiert. Für die vollständige Metallanalyse, einschließlich Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, müssen nach wie vor Funkenspektrometer eingesetzt werden.

Hitachi Metallanalysatoren sind bereit für Qualität 4.0

Unsere RFA-, LIBS- und OES-Analysatoren arbeiten zusammen, um das richtige Material zu gewährleisten - vom Wareneingang bis zum Warenausgang und in jedem Schritt dazwischen.

Die Echtzeit-Konnektivität unserer Geräte wird durch ExTOPE Connect, ein cloud-basiertes Datenmanagement, bereitgestellt. Sie verbindet alle aktivierten Geräte mit einem zentralen Punkt. Die Geräte müssen sich nicht einmal am selben Standort oder gar im selben Land befinden. ExTOPE Connect bietet weltweite Konnektivität, um Qualität 4.0 zu verwirklichen.

 

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Über den Autor

Frank Theuws ist General Manager Global OES Distribution von Hitachi High-Tech Analytical Science. Mit über 30 Jahren Erfahrung in der optischen Emissionsspektroskopie verfügt er über ein ausgeprägtes Verständnis der Kundenbedürfnisse und analytischer Anforderungen. Durch seine Tätigkeit in der Applikations- und Methodenentwicklung hat er umfangreiches Wissen im Bereich der Metallanalyse.




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Datum: 11 June 2021

Autor: Frank Theuws, General Manager Global OES Distribution

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