Rückenwind für Innovationen

Der Sonderanlagen­bauer Hedrich vergießt unter Vakuum Rotorblätter für Windkraftanlagen. Für eine verbesserte Produktqualität setzt das Unternehmen dabei auf ­Steuerungs- und Automatisierungs­technik von Siemens.
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Herausforderung

Erfolg auf allen Märkten

Innovationsführer wissen: Die Mutter des Erfolgs ist eine zündende, Nutzen bringende Idee. So hat die Hedrich Group ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Rotorblätter für Windkraftanlagen erstmals komplett unter Vakuum vergießen lassen. Das verbessert zum Beispiel die Produktqualität. SIMATIC S7-1200 hat dabei eine Schlüsselfunktion.

Als Technologieführer im Vakuumanlagenbau für Elektroanwendungen hat das mittelhessische Unternehmen eine Exportquote von über 90 % und ist auf fast allen Kontinenten präsent. Die Top-Experten stellen sich unermüdlich neuen Herausforderungen, um individuelle Kundenanforderungen zu erfüllen. Dabei geriet vor einigen Jahren auch der Wachstumsmarkt Windkraft in ihren Blick und sie entwickelten ein innovatives, vollautomatisches Vakuum-­Infusionsverfahren speziell für den Verguss der Rotorblätter.

„Luft- und Gaseinschlüsse wie bei der konventionellen Verfahrensweise können wir komplett vermeiden, da der gesamte Prozess unter Vakuum stattfindet“, sagt Peter ­Rektorschek, Leiter Digital Solutions bei Hedrich. „Das ­steigert die strukturelle Festigkeit des Endprodukts und spart aufwendige Nacharbeiten zur Beseitigung verbliebener Hohlräume.“ Der Erfolg spricht für sich. „Innerhalb von nur vier Jahren hat sich die Anlage so rasant auf dem Markt etabliert, dass sie inzwischen fast 20 % unseres Umsatzes ausmacht“, sagt Marketingleiter Sascha Kandler.

Lösung

Vollautomatisiert im Vakuum

Zunächst wird das aus IB (Intermediate Bulk)-Containern, die für den Transport und die Lagerung von flüssigen oder rieselfähigen Stoffen verwendet werden, eingesaugte Rohmaterial (Harz und Härter) in einer Mischanlage unter Vakuum aufbereitet, entgast und entfeuchtet – voll automatisiert mit SIMATIC ET 200SP als Kopfsteuerung.

Das auf­bereitete Material wird dann in eine bis zu 500 Meter lange Ringleitung gepumpt, an der sich modular bis zu acht Infusionstationen für in der Regel mehrere Rotorblätter-Halbschalen befinden. Diese sogenannten Infucubes sind mit je einem SIMATIC S7-1200 Controller automatisiert, der an die Kopf­steuerung angebunden ist und mit ihr über Profinet kommuniziert.

„Jeder Infucube arbeitet dank SIMATIC S7-1200 mit CPU 1214C eigenständig“, erläutert Peter Rektorschek. „Er verfügt über Ventile mit entsprechender Sensorik sowie einen unter Vakuum gesetzten Softbag als Puffer für das Material, der auf einer Waage liegt und maximal zehn Kilogramm fasst. Aus ihm zieht die Halbschale das Material so lange, bis sie gefüllt ist.“ An die Steuerung sind sowohl Sensorik als auch Waage angebunden. Ihre Aufgabe ist es, die Ventile zu schalten und so das Material bis zur kompletten Erstbefüllung und dann immer wieder bei einer bestimmten Restmenge von der Hauptsteuerung anzufordern. Sie stoppt den Prozess, sobald die Form kein Material mehr abnimmt. Auch das „merkt“ sie dank der analog angeschlossenen Waage am Beutelgewicht. Dann startet der Bediener den nächsten Infucube. Ist die Halbschale eines Rotorblatts gefüllt, benötigt sie etwa 24 Stunden, um auszuhärten, und kann dann ausgeformt beziehungsweise mit einer zweiten Halbschale verklebt werden.

Dank SIMATIC S7-1200 sparen wir bis zu 70 % Projektierungszeit ein.
Peter Rektorschek, Leiter Digital Solutions bei Hedrich

Bei den ersten Varianten der Anlage arbeiteten die Infusions­stationen noch nicht mit eigener Steuerung. Es gab nur die Kopfsteuerung der Mischanlage mit ­dezen­tralen I/Os. „Das hatte unter anderem den Nachteil, dass wir die Infusionsstationen nur in Verbindung mit der ­laufenden Kopfsteuerung auf ihre Funktionalität prüfen konnten. Jetzt können wir die Prüfkapazitäten viel besser verteilen“, so Rektorschek. Außerdem musste bei der ­Projektierung die Anzahl der angeschlossenen Infusionsstationen bekannt sein und berücksichtigt werden. „Heute arbeiten wir mit einem einzigen Programmstand für Haupt- sowie Nebensteuerungen und brauchen pro Anlage nur die Parameter anzupassen – was uns bis zu 70 % Projek­tierungszeit spart.“

Entsprechend kann der Kunde seine Anlage bei Bedarf ­problemlos um weitere Infucubes erweitern oder selbst während des Prozesses defekte Stationen austauschen, was Stillstandzeiten reduziert und die Verfügbarkeit erhöht. Er parametriert diese dann über sein zentrales Bediengerät und das Basic Panel SIMATIC KTP400 am neuen Infucube. Dieses zeigt dem Bediener alle relevanten Status­informationen und Prozessdaten. Und er kann dort eingeben, wie voll der Beutel gegen Ende des Prozesses noch gefüllt werden soll, um zum Beispiel den Ausschuss zu reduzieren.

Kundenvorteile

Anlagen-und steuerungsübergreifende Standards

Die Wahl für die Steuerung der Infucubes fiel mit guten Gründen auf SIMATIC S7-1200: Hedrich setzt in allen Unternehmensbereichen bei größeren Anlagen SIMATIC S7-1500 ein – so sind Steuerungen aus dem Hause Siemens längst keine Unbekannten mehr.

„Beide Steuerungsfamilien sind über TIA Portal programmierbar und fast jeder Programm­baustein lässt sich frei zwischen den Steuerungen aus­tauschen“, erklärt Rektorschek. „Das hat mir erlaubt, ­Standards zu schaffen, die wir auf beiden Steuerungsplattformen ­wiederverwenden können. Nimmt man die Onboard­Peripherie hinzu, ist SIMATIC S7-1200 sogar kosten­günstiger als eine dezentrale ‚dumme‘ Lösung.“

Siemens ist den Spezialisten ein langjähriger, geschätzter Partner. „70 % unserer Steuerungen stammen mittlerweile von Siemens, ebenso fast unsere komplette Schaltschrankausrüstung, zumal die Akzeptanz bei unseren Kunden hoch ist“, sagt Sascha Kandler. Neben der Technologie überzeugen ihn und Peter Rektorschek der Support und das Preis-Leistungs-Verhältnis, gerade seit Einführung von TIA Portal. „Auch die einfache Erreichbarkeit der Steuerungen per Fernwartung ist für uns ein wichtiger Punkt. Eine Anbindung der Anlagen an das IoT-Betriebssystem ­MindSphere ist ebenfalls problemlos möglich.“

Weitere Aufgaben für SIMATIC S7-1200 warten schon. So will Peter Rektorschek Standardmodule wie den Vakuumpumpsatz in allen Hedrich-Anlagen mit dieser Steuerung ausstatten.

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