Case Study

Volle Produktionsleistung für den Ausbau der Windenergie

ICARUS Consulting GmbH

Spezialisten von ICARUS bringen ihre Kunden mit den Werkzeugen der Digitalen Fabrik zu höherer Qualität und Ausbringung

Mehr Effizienz im weltweiten Wettbewerb

Icarus wurde 1995 als eines der ersten Ingenieurbüros für die Entwicklung, Planung und Simulation von Fertigungsprozessen gegründet. Das Ziel war, die Kunden mit kompetenter Beratung und Prozessmanagement durch die Phasen der Fertigungsplanung zu begleiten und alle Aufgaben der Planung, Konstruktion, 3D-Simulation, Ablaufoptimierung sowie System- und Software-Entwicklung zu übernehmen. Inzwischen verfügen die mehr als zwei Dutzend Spezialisten über umfangreiche Erfahrungen aus allen Bereichen der Industrie: Neben den Automobilherstellern und ihren Zulieferern, Unternehmen der Luft- und Raumfahrt und ihren Anlagenlieferanten sowie Ingenieurbüros gehören auch Waggonbauer und Bushersteller zu den Kunden. Auftragsgrundlage sind fast immer die globalen Herausforderungen der Industrie: „Wir werden beauftragt, um geringere Herstellungskosten, kürzere Projektlaufzeiten oder auch die reibungslose Inbetriebnahme neuer Fertigungsanlagen zu erreichen. Ebenso sind ergonomische Arbeitsplätze, hohe Produktqualität, kürzere Durchlaufzeiten und eine höhere Ausbringung sehr gefragt“, sagt Volker Wildeboer, einer der beiden Geschäftsführer von Icarus Consulting. Diese Faktoren entscheiden darüber, ob ein Unternehmen den weltweiten Wettbewerb antreibt – oder davon getrieben wird.

Pioniere der Digitalen Fabrik

Als Wegbereiter des Fortschritts ihrer internationalen Klientel setzt Icarus von Beginn an auf die Werkzeuge der Digitalen Fabrik. Mit den Software-Lösungen aus der Tecnomatix- Produktreihe von Siemens PLM Software werden Simulationsmodelle erstellt und Produktionsszenarien aufgebaut, Fertigungslinien konzipiert, optimiert und austariert oder Roboter programmiert. Rund 20 PC-Arbeitsplätze und Notebooks sind mit den Tecnomatix-Lösungen für die Bereiche Fabrikplanung sowie Robotik und Automatisierung ausgestattet. Diese umfangreichen Werkzeuge dienen einerseits dazu, einmalige Fragestellungen der Kunden mit nahezu 100-prozentiger Treffsicherheit zu beantworten – andererseits können bereits erstellte Simulationsmodelle immer wieder zur Optimierung, Umrüstung oder Erweiterung von Fertigungseinrichtungen verwendet werden.

Windkraftanlagen – ein boomender Markt

Mit der Erfahrung in der Automatisierung von Fertigungsanlagen und den Tecnomatix-Lösungen unterstützt Icarus auch Hersteller von Windkraftanlagen: Allein in der Nord- und Ostsee sollen in den kommenden Jahrzehnten über 1000 Windkraftanlagen pro Jahr errichtet werden, um bis 2050 das politische Ziel einer ausschließlichen Nutzung erneuerbarer Energiequellen zu erreichen. Diese Windkraftanlagen haben eine Nabenhöhe mit über 100 Metern und bis zu 80 Meter lange Rotorblätter. Die Hersteller der gigantischen Anlagen kämpfen in der Produktion um höhere Qualität und Stückzahlen, um Marktanteile zu sichern. Dazu bildet Icarus die Produktionsanlagen für das Fundament, den Turm und die Rotorblätter bereits frühzeitig aus vorhandenen CAD-Modellen des Kunden, Bibliothekskomponenten, und 2D-Plänen in Simulationsmodellen ab. Randbedingungen wie Hallenlayouts bilden ebenso eine Planungsgrundlage, wie die Anforderungen bezüglich Taktzeit und Ausbringungsmenge des Kunden. Verschiedene Produktionsszenarien geben Auskunft über den richtigen Einsatz der menschlichen Arbeitskraft, Maschinen, Vorrichtungen und Roboter. Zusätzlich dienen sie der Prüfung von Produktvarianten und der Auswahl der Automatisierungstechnik. „Mit dem Simulationsmodell stellen wir sicher, dass rechtzeitig die richtigen Vorrichtungen bestellt, Arbeitsplätze und Puffer eingerichtet und Transportmittel bereitgestellt werden können“, sagt Volker Wildeboer. So lassen sich Überraschungen nach der Inbetriebnahme, hinsichtlich der Machbarkeit einzelner Arbeitsgänge sowie der Verfügbarkeit einer gesamten Anlage, ausschließen. Auch vorhandene Fertigungsanlagen werden mit den „Werkzeugen“ der Digitalen Fabrik weiter optimiert.

Roboter richtig programmieren

Die bis zu 80 Meter langen Rotorblätter werden am späteren Montagepunkt waagerecht angeflanscht, um sie zu schleifen und später Gelcoat und Farbe aufzutragen. Dabei biegen sich die Blätter durch. Dies erschwert das Programmieren der ausführenden Roboter ebenso wie die Materialeigenschaften: Gelcoat trocknet in wenigen Sekunden, auch im Zuleitungsschlauch. Wartezeiten während der laufenden Bearbeitung müssen daher ausgeschlossen werden. Früher hat es oft mehrere Monate gedauert, um die Roboter im Teach-In Verfahren optimal zu programmieren. „Mit Tecnomatix erstellen wir die Programme offline und spielen sie in wenigen Tagen ein“, sagt Volker Wildeboer. „Dadurch verkürzen wir den Produktionsanlauf erheblich und verbessern zugleich die Programme der Roboter dahingehend, dass die Qualität der Rotorblattoberfläche optimal ist.“ Diese bestimmt den Wirkungsgrad der fertigen Windkraftanlage entscheidend mit: Je höher die Oberflächengüte, desto weniger beeinträchtigen Verwirbelungen den Lauf der Flügel.

Materialfluss optimieren

Nicht immer sind hohe Stückzahlen oder geringe Taktzeiten Auslöser für eine Materialfluss-Simulation mit Tecnomatix. Bei Windanlagen ist die enorme Größe der Bauteile ausschlaggebend: „Für ein 70 Meter langes Rotorblatt findet sich selten genügend Pufferplatz“, weiß Projektleiter Michael Lüdemann. „Und wenn man einen einzigen Bauteilträger einsparen kann, sind die Kosten einer Analyse bereits mehrfach amortisiert.“ Ein weiteres Anwendungsfeld der Materialfluss-Simulation ist die aufwändige Logistik beim Aufbau einer Offshore-Anlage. Die Koordination der Spezialtransporter, welche die riesigen Bauteile vom Hersteller zum Ausfuhrhafen bringen, ist ein komplexes Projekt. Zusätzlich müssen dabei die richtige Montagereihenfolge und der am Ausgangshafen vorhandene Lagerplatz berücksichtigt werden, damit die Anlage zügig und kostengünstig auf See errichtet werden kann. „Allein die hohen Kosten der Spezialtransporte rechtfertigen den Aufwand einer umfassenden Optimierung“, erklärt Michael Lüdemann.

Anspruchsvolle Ziele erreichen

„In diesem dynamischen Markt ist es gelungen, den Durchsatz von zwei bis drei Rotorblättern pro Tag mit Hilfe entsprechender Automatisierung und im Vorfeld der Absicherung in der Digitalen Fabrik um 200 bis 300 Prozent zu steigern“, sagt Volker Wildeboer. Derartige Verhältnisse sind für den Pionier der Digitalen Fabrik keine Seltenheit. Im Bereich der Bahnindustrie werden in Salzgitter Roboter in zwei Tagen offline für das Sandstrahlen von Eisenbahn- Waggons programmiert. Die frühere Programmierung vor Ort bedeutete 14 Tage Stillstand. Immer stärker wird auch die Materialfluss-Simulation in der Automobilindustrie gefordert: Bei der Justin- Sequence Fertigung gleicht beispielsweise durch kundenspezifische Varianten kein Sitz mehr einem anderen. Wie stellt man sicher, dass die Sitze immer in der richtigen Sequenz am Band liegen? „Industrielle Prozesse und Abläufe sind immer komplexer geworden“, sagt Bernd Lienhöft, ebenfalls Geschäftsführer bei Icarus. „Nur mit Simulationsmodellen können die Anlagenbetreiber dieser Entwicklung sinnvoll begegnen. Die Tecnomatix-Software liefert hierfür die richtigen Lösungen.“

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