Symbiose aus Ultraschall

WORTHMANN AUTOMATION - DichtheitsprüfungDichheitsüberprüfung von Hohlkörpern per Luftblasendetektion. Für die Firma Maceas steht nach dem Bau von mehr als 50 Ultraschall- Anlagen zum Überprüfen der Dichtheit von Hohlkörpern wie zum Beispiel Kraftstofftanks fest: Die Klarwasserhydraulik bietet eine prozeßsichere Alternative zu Pneumatik, Elektrik und Ölhydraulik.

Die Betätigungsfelder der Maceas GmbH, eines Gemeinschaftsunternehmens der Worthmann Maschinenbau GmbH (53 Mitarbeiter),  Harkebrügge/Oldenburg und der Prosensys GmbH (fünf Mitarbeiter), Bexbach, verdeutlicht bereits der Firmenname. Die sechs Buchstaben  nämlich stehen für ‚Machine Building‘, ‚Applications in Ultrasound‘, ‚Computer Aided Measuring System‘ sowie ‚Electric and Accoustic Sensor Technology‘. Geschäftsführer und Gesellschafter Frank Worthmann: „Maceas vereint Maschinenbau und Meßtechnik. Der Anwender kann daher auf einen einzigen Ansprechpartner zurückgreifen.“ Maceas fokussiert dabei vornehmlich auf die Entwicklung und Herstellung von Ultraschallprüfanlagen und Maschinenzur Qualitätssicherung in Industriebetrieben. Anlaß zum Einstieg in dieses Geschäftsgebiet war ein Auftrag der Kautex Textron GmbH & Co. KG aus Bonn zur Entwicklung einer Anlage für die automatisierte Dichtigkeitsprüfung von Kunststoff-Kraftstoffbehältern. Der Automobilzulieferer suchte nach einer Alternative zum üblichen, relativ umständlichem manuellen Verfahren (Sichtprüfung im Wasserbad) und zur Helium-Dichtheitsprüfung. Die eigentliche Idee für die Neuentwikklung stammte vom Fraunhofer-Institut IBMT aus Sankt Ingbert, die sich mit einem Verfahren beschäftigte, das es erlaubte, Gasblasen per Ultraschall absolut zuverlässig zu orten. Wortmann: „Beim üblichen Verfahren drückt der Anwender ein mit Luft gefülltes Prüfobjekt unter Wasser und beobachtet, ob und an welcher Stelle Luftblasen aufsteigen. Die von uns angedachte Anlage hingegen sollte diese Blasen per Ultraschall und zudem automatisiert detektieren.“ Mit Hilfe eines Spin-offs des Fraunhofer-Institutes gelang die Umsetzung der Idee: Worthmann gründete gemeinsam mit Prosensys nach Ablauf einer zweijährigen Zusammenarbeit mit Kautex Textron und nach Bau von 50 Anlagen Maceas.

Tausendstel bis millionstel Millibar     Die Automatisierung der Anlage erwies sich als anspruchsvolle Aufgabe, denn die Mechanik zum Eintauchen und Schwenken des Objektes durfte keine Luftblasen erzeugen, da es galt, diese sämtlich innerhalb eines Meßfensters zu detektieren und zugleich ‚Leckagen‘ im Bereich von tausendstel bis millionstel Millibar pro Sekunde anstanden. Wegen der geringen Leckagerate kam laut Worthmann Pneumatik von vornherein nicht Betracht. Auch elektrische Antriebe waren keine Alternative. Blieb die Hydraulik. Die Entwickler testeten unächst einen HFA-Antrieb (Wasser mit Glykolzusatz). Doch auch diese Hydraulik erwies sich als ungeeignet, da Glykol austrat und das Wasser verunreinigte. Worthmann stieß dann über das Internet auf die Nessie-Klarwasser-Technik von Danfoss. „Das Unternehmen verhielt sich ungeachtet unserer damals noch sehr leinen Firma sehr kooperativ, denn für uns war die Wasserhydraulik völliges Neuland“, so Worthmann. Den Einsteiger schreckten zunächst die damals – im Jahr 1997 – im Vergleich zur Pneumatik rund achtfach höheren Kosten. Der höhere Mehrpreis indes, das ergaben Rentabilitätsrechnungen, würde in relativ kurzem Zeitraum aufgrund der wesentlich geringeren Energiekosten kompensiert. Denn eine pneumatisch betriebene  Anlage erfordert im Vergleich zu einer mit Wasserhydraulik einen nahezu fünffachen Energieaufwand. Nessie-Technik kommt inzwischen in mehr als 45 Anlagen zum Einsatz, mittels derer vollautomatisiert per Handlingsysteme oder Hilfe von Robotern die Dichtheit von Kraftstoffbehältern und Einfüllrohren überprüft wird. Eine typische Anlage prüft einen Kraftstoff-Tank innerhalb von 55 Sekunden und sortiert fehlerhafte Tanks sofort aus. Was nun galt es beim Umstieg auf Klarwasser besonders zu berücksichtigen? Zwei Dinge hebt der Firmeninhaber hervor: Zum Einen benötigte er völlig neue Komponenten, zum Anderen hieß es absolute Sauberkeit einzuhalten. Worthmann: „Bei der Montage der Schlauchleitungen darf keinerlei Schmutz oder Fett in die speziellen Schläuche geraten, da sich ansonsten Bakterien ansiedeln können mit der Folge möglicher Störungen.“

Gefahr des Kalkaustrages

Bei Ölhydraulik steht und fällt die deren Lebensdauer mit der Qualität des Öls. Wie aber sieht das mit Klarwasser aus der Leitung aus? „Steigt die  Wassertemperatur über 40 Grad Celsius, kommt es zum Kalkaustrag, der die Ventile verstopft, das kann sogar zum Anlagenstillstand führen“, so Worthmann. Sogar im Hauptstrom eingesetzte Zehn-Mikrometer-Filter stellen keine wirksame Gegenmaßnahme dar. Die Experten von Maceas sorgen daher für niedrigere Betriebstemperaturen mittels entsprechender Kühleinrichtungen. Zudem arbeiten die Spulen der Ventile nicht im Dauereinsatz, sie werden lediglich zur Betätigung eingeschaltet – mit entsprechend geringerer Erwärmungsgrad. Maceas setzt mittlerweile auf festverrohrte Leitungen zum Netzwasser mit geschlossenem Wasserkreislauf, da es bei manchen Anwendern vorkam, daß Mechaniker verunreinigtes Wasser in die Anlage einfüllten. Zum Einsatz kommen Edelstahlrohre in nur drei Durchmessern, um Kosten zu senken und die Montage zu vereinfachen. Für die Verbindungsstellen verwendet das Unternehmen Schraubverbindungen und Schneidringe. „Ansonsten“, so der Geschäftsführer, „behandelten wir die Klarwasser-Technik wie eine Ölhydraulik.“

Veröffentlichung: 13.09.2012
Kategorie: News