Automatisierung und Maschinenbau​

Automatisierung von Dichtheitsprüfprozessen

Vom Teilehandling bis zur produktionsbereiten Anlage

Eine automatisierte Dichtheitsprüfung beginnt nicht erst mit der Messung. Die Prüfteile müssen bereitgestellt, sicher aufgenommen und positioniert, durch den Prüfprozess geführt, bewertet und anschließend an den nächsten Fertigungsschritt übergeben werden.

MACEAS verbindet diese Abläufe zu einem durchgängigen teil- oder vollautomatisierten Prozess. Abhängig von Bauteil, Taktzeit, Variantenvielfalt und Produktionsumgebung entstehen eigenständige Prüfstationen, automatisierte Fertigungszellen oder vollständig integrierte Anlagen. Mechanik, Elektrotechnik, Steuerung, Bedienung und Datenkommunikation werden dabei aufeinander abgestimmt.

Kurze Taktzeiten und hoher Durchsatz

Automatisierte Zuführung, Prüfung und Entnahme reduzieren manuelle Arbeitsschritte und ermöglichen einen kontinuierlichen Produktionsablauf.

Reproduzierbare Prozesssicherheit

Jeder Prüfling durchläuft den definierten Prüfprozess unter gleichbleibenden Bedingungen, unabhängig vom Bedienpersonal und zuverlässig wiederholbar.

Durchgängige Prozessintegration

Teilehandling, Dichtheitsprüfung, Auswertung und Datenübertragung werden nahtlos in die Fertigungslinie eingebunden und zu einem abgestimmten Gesamtprozess verbunden.

Wann sollten Sie eine Automa­tisie­rung Ihrer Prüf­prozesse in Betracht ziehen?

Eine automatisierte Dichtheitsprüfung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn hohe Stückzahlen, kurze Taktzeiten oder besondere Anforderungen an Prozesssicherheit und Dokumentation erfüllt werden müssen.

Hohe Stückzahlen und kurze Taktzeiten

Wenn Prüfteile schnell und kontinuierlich geprüft werden müssen, lassen sich Zuführung, Prüfung und Entnahme zu einem abgestimmten Prozess verbinden.

Reproduzierbare Prüfergebnisse

Wenn die Prüfung unabhängig vom Bedienpersonal stets unter denselben Bedingungen ablaufen soll, reduziert die Automatisierung manuelle Einflüsse.

Automatisierter Materialfluss

Wenn Prüfteile ohne manuelles Eingreifen bereitgestellt, positioniert, adaptiert und anschließend an den nächsten Prozessschritt übergeben werden sollen.

Lückenlose Dokumentation

Wenn Messwerte, Prüfergebnisse und Bauteildaten automatisch erfasst, eindeutig zugeordnet und an übergeordnete Qualitätssysteme übermittelt werden müssen.

Integration in bestehende Fertigungsprozesse

Wenn die Dichtheitsprüfung mit vor- und nachgelagerten Bearbeitungs-, Montage- oder Prüfstationen zu einer durchgängigen Produktionslinie verbunden werden soll.

… und Prüfaufgabe bewerten lassen

Automatisierung passend zu Prüfverfahren und Produktionsprozess

Helium

Automatisierte
Helium-Dichtheitsprüfung

Bei der Helium-Dichtheitsprüfung läuft der eigentliche Prüfprozess normalerweise automatisiert ab, unabhängig davon, ob die Prüfteile manuell oder mittels eines Handling-Systems zugeführt werden. MACEAS verbindet die Aufnahme, Adaption und Abdichtung des Prüfteils mit den Prüfprozessschritten Evakuierung, Helium-Untergrundmessung, Prüfgasbeaufschlagung, Messung und Bewertung sowie der anschließenden Übergabe an den nächsten Prozessschritt.

Je nach geforderter Taktzeit können Einzel- oder Mehrfachprüfanlagen, zusätzliche Prüfkammern, unterschiedliche Artikelaufnahmen und eine optionale Heliumrückgewinnung in das Anlagenkonzept einbezogen werden.

Ultraschall

Automatisierte Ultraschall-Dichtheitsprüfung

Bei der Ultraschall-Dichtheitsprüfung können Zuführung, Positionierung, Eintauchen und Entnahme der Prüfteile mit dem eigentlichen Messprozess verbunden werden. Auch die gleichzeitige Prüfung mehrerer Bauteile in einem Wasserbad ist möglich.

Während der gesamten Messzeit überwacht das Ultraschallsystem die relevanten Prüfbereiche und lokalisiert austretende Gasblasen. Messergebnisse stehen in Echtzeit zur Verfügung und können über die Anlagensteuerung visualisiert, dokumentiert und an übergeordnete Systeme übermittelt werden. Die Sensortechnik lässt sich sowohl in neue Prüfanlagen als auch in vorhandene Fertigungslinien integrieren.

Elektrolyt

Automatisierte Elektrolyt-Dichtheitsprüfung

Die Elektrolyt-Dichtheitsprüfung eignet sich als End-of-Line-Prüfung für bereits befüllte und vollständig versiegelte Batteriezellen. Die Zellen werden der Vakuumkammer zugeführt, geprüft und anschließend kontrolliert aus dem Prüfprozess ausgeschleust oder an den nächsten Fertigungsschritt übergeben.

Abhängig von Zellformat, Durchsatz und Taktzeit lassen sich Einzel-, Mehrkammer- oder Batchkonzepte realisieren. Automatisierte Prüfabläufe, die eindeutige Zuordnung der Messergebnisse und deren Übergabe an übergeordnete Qualitätssysteme ermöglichen eine lückenlose Rückverfolgbarkeit innerhalb der Batteriezellenproduktion.

Individuell

Individueller Maschinen- und Anlagenbau

Die Maschinenbaukompetenz von MACEAS reicht weit über die Dichtheitsprüfung hinaus. Ob spezielle Vorrichtung, Handlingsystem, automatisierte Fertigungszelle oder komplette Produktionslinie: MACEAS entwickelt und realisiert kundenspezifische Lösungen für industrielle Bearbeitungs-, Montage-, Förder- und Prüfprozesse.

Die Umsetzung kann auf Grundlage einer Kundenspezifikation, einer vorhandenen Konstruktion oder einer zunächst nur beschriebenen Aufgabenstellung erfolgen. Mechanik, Elektrotechnik, Steuerungstechnik und Programmierung werden als abgestimmte Gesamtlösung realisiert. Durch die hohe Fertigungstiefe können wesentliche Schritte von der Konstruktion über Fertigung und Montage bis zur Inbetriebnahme aus einer Hand erbracht werden.

Automatisierung entlang des gesamten Produktions­prozesses

Unsere Automatisierungslösungen enden nicht vor oder nach der Dichtheitsprüfstation. Auf Wunsch verbinden wir die Dichtheitsprüfung mit vor- und nachgelagerten Bearbeitungs-, Montage- und Logistikprozessen. So entsteht eine durchgängige Lösung, die auf Ihre Bauteile, Fertigungsabläufe und Qualitätsanforderungen abgestimmt ist.

Materialbereit­stellung und Teilehandling

  • Materialbevorratung und automatische Bereitstellung von Bauteilen
  • Handlingssysteme, z.B. mittels Roboter zum Einlegen in Formen, Aufnahmen oder Prüfstationen
  • Intelligente Zwischenlagerung und Pufferung innerhalb des Fertigungsprozesses
  • Automatische Entnahme und Übergabe an den nächsten Bearbeitungsschritt
  • Lager- und Fördertechnik für Bauteile und zu montierende Komponenten
  • Intelligente Zwischenlagerung und Pufferung innerhalb der Fertigung

Bearbeitung und Montage

  • Manuelle oder automatisierte Entbutzung entsprechend dem jeweiligen Kraftstoffbehältertyp
  • Nachkühlvorrichtungen mit oder ohne Roboterhandling
  • Montage von Pumpen, Leitungen, Ventilen und weiteren Komponenten
  • Verkettung unterschiedlicher Bearbeitungs- und Montagestationen

Kennzeichnung und Qualitäts­sicherung

  • Kennzeichnung durch Etikettendruck oder Laserbeschriftung
  • Kennzeichnung und Qualitätssicherung
  • Weitergabe der Prozessdaten
    (z.B. Leckrate)
  • Nachverfolgbarkeit
  • Schnittstellenintegration 
  • Integrierte manuelle, teil- oder vollautomatisierte Dichtheitsprüfungen
  • Einbindung von Helium-, Ultraschall- und Elektrolyt-Dichtheitsprüfungen
  • Prozessüberwachung durch Qualitätssicherungssysteme einschließlich Bedienerführung
  • Erfassung und Zuordnung von Produktions- und Prüfdaten

In vier Schritten zur
automatisierten Anlage

1
Anfrage und Anforderungs­analyse
Am Anfang stehen Ihre Prüfaufgabe und Ihr Produktionsprozess. Gemeinsam erfassen wir Prüfling, Varianten, Qualitätsanforderungen, Leckrate, Taktzeit, Stückzahl, Platzverhältnisse und vorhandene Schnittstellen. Im Rahmen der Anforderungsanalyse fragen wir gezielt den bestehenden und gewünschten Automatisierungsgrad ab. Dabei klären wir, welche Prozessschritte bereits automatisiert sind, welche künftig automatisiert werden sollen und wie die Zu- und Abführung der Prüfteile erfolgen soll.
2
Machbarkeit und Anlagenkonzept
Auf Grundlage der Anforderungen entwickeln wir das passende Prüf- und Automatisierungskonzept. Dazu gehören das Prüfverfahren, der Automa­tisierungsgrad, das Teilehandling, die Anordnung der Prüfstationen, der Materialfluss sowie die Einbindung in übergeordnete Steuerungs- und Qualitätssysteme und Schnittstellenintegration. Falls erforderlich, sichern Vorversuche oder Machbarkeitsprüfungen das Konzept zusätzlich ab.
3
Engineering und Realisierung
Nach der Konzeptfreigabe folgen mechanische und elektrische Konstruktion, Steuerungsentwicklung, Fertigung, Montage und Programmierung. Die Anlage wird bei MACEAS aufgebaut und in Betrieb genommen. Im Rahmen der internen Prüfung und Werksabnahme mit dem Kunden (FAT) werden Funktionen, Prüfablauf, Sicherheit, Schnittstellen und vereinbarte Leistungsdaten verifiziert.
Integration und Produktionsstart
Nach erfolgreicher Abnahme wird die Anlage geliefert, am Produktionsstandort installiert und mit vor- und nachgelagerten Prozessen verbunden. Es folgen die Inbetriebnahme unter Produktionsbedingungen, Einweisung beziehungsweise Schulung und die finale Übergabe. Auf Wunsch begleitet MACEAS auch den Serienanlauf und steht anschließend für Service, Wartung und Optimierungen zur Verfügung.

Ihre Prüfaufgabe.
Ihre Automatisierung.
Eine Lösung aus einer Hand.

Sie möchten Prüfteile automatisch in einen Prüfprozess ein- und ausschleusen, eine vorhandene Fertigungslinie erweitern oder eine vollständig neue Sondermaschine realisieren? Sprechen Sie mit uns über Ihre Aufgabenstellung.

… und Ihre Anforderungen mit uns besprechen

Häufige Fragen

Stufen der Automatisierung

MACEAS kann Dichtheitsprüfanlagen mit unterschiedlichen Automatisierungsgraden realisieren. Bei einer teilautomatisierten Anlage werden die Prüfteile beispielsweise manuell eingelegt und entnommen, während die Adaptierung sowie Abdichtung und der Prüfablauf automatisch erfolgen. Vollautomatisierte Anlagen übernehmen zusätzlich die Zuführung, Positionierung, Adaption/Abdichtung, Prüfung, Auswertung und Weitergabe der Prüfteile.

Automatisierbar sind die Bereitstellung und Zuführung der Prüfteile, ihre Identifikation, Positionierung und Adaption sowie der vollständige Prüfablauf. Auch die Bewertung und Dokumentation der Messergebnisse, die Entnahme der Prüfteile und ihre Übergabe an den nächsten Produktionsschritt können in das Automatisierungskonzept einbezogen werden.

Eine Teilautomatisierung bietet sich insbesondere bei kleineren Stückzahlen, häufig wechselnden Produktvarianten oder einem hohen Anteil manueller Tätigkeiten an. Der Werker übernimmt dabei beispielsweise das Teilehandling, während die eigentliche Prüfung reproduzierbar und automatisch abläuft.
Bei einer vollautomatisierten Prüfanlage sind Teilehandling und Prüfprozess miteinander verbunden. Roboter, Fördertechnik oder andere Handlingsysteme führen die Prüfteile zu, positionieren sie in der Prüfaufnahme und übergeben sie nach der Prüfung an den nächsten Prozessschritt. Die Steuerung koordiniert den gesamten Ablauf und ordnet die Messergebnisse dem jeweiligen Prüfteil zu. Die Nachverfolgbarkeit ist somit sichergestellt.

Sowohl die Helium-Dichtheitsprüfung als auch die Ultraschall- und Elektrolyt-Dichtheitsprüfung können in teil- oder vollautomatisierte Anlagenkonzepte eingebunden werden. Der geeignete Automatisierungsgrad richtet sich nach Prüfteil, Prüfverfahren, Stückzahl, Taktzeit und Produktionsumgebung.

 

Abhängig vom Prüfverfahren, den Spezifikationen und der Anwendung sind parallele Prüfprozesse möglich. Dazu gehören beispielsweise Mehrkammeranlagen bei der Helium- oder Elektrolyt-Dichtheitsprüfung sowie die Prüfung mehrerer Bauteile insbesondere in einem Ultraschall-Wasserbad. Auf diese Weise kann der erforderliche Durchsatz erreicht werden, ohne den einzelnen Prüfablauf zu verkürzen.

Anlagenkonzept und Integration

Grundsätzlich können Prüfsysteme sowohl als eigenständige Anlage als auch als Inline-Lösung konzipiert werden. Bei der Integration in eine vorhandene Fertigungslinie werden der bestehende Materialfluss sowie mechanische, elektrische und steuerungstechnische Schnittstellen berücksichtigt. Die konkrete Machbarkeit wird im Rahmen der Anforderungsanalyse geprüft.

Prüfanlagen können für mehrere Produktvarianten ausgelegt werden. Möglich sind beispielsweise wechselbare Artikelaufnahmen, anpassbare Prüfprogramme oder automatisch erkannte Bauteiltypen. Welche Umrüstung erforderlich ist und ob sie manuell oder automatisch erfolgt, wird im Anlagenkonzept festgelegt.

Die Anlagensteuerung kann Messwerte, Prüfparameter und Gut-/Schlecht-Bewertungen erfassen und dem jeweiligen Prüfteil zuordnen. Je nach Kundenanforderung lassen sich die Daten visualisieren, speichern oder an übergeordnete Produktions- und Qualitätssysteme übertragen. Die benötigten Schnittstellen und Datenformate werden projektspezifisch abgestimmt.
Ob eine Anlage später um zusätzliche Prüfkammern, Produktvarianten, Handlingsysteme oder Datenschnittstellen erweitert werden kann, hängt vom ursprünglichen Anlagenkonzept ab. Wenn zukünftige Ausbaustufen bereits bei der Planung berücksichtigt werden, lassen sich modulare Erweiterungsmöglichkeiten gezielt vorsehen.
Ja. Neben Dichtheitsprüfanlagen realisiert MACEAS kundenspezifische Maschinen, Vorrichtungen, Handlingsysteme, Fertigungszellen und Produktionslinien. Zum Leistungsumfang können Entwicklung, Konstruktion, Mechanik, Elektrotechnik, Steuerung, Programmierung, Fertigung, Montage und Inbetriebnahme gehören.

Planung, Umsetzung und Wirtschaftlichkeit

Entscheidend sind unter anderem die geplante Stückzahl, die geforderte Taktzeit, die Anzahl der Produktvarianten, das Prüfverfahren und die vorhandene Produktionsumgebung. Auch Platzverhältnisse, Schnittstellen, Bedienkonzept und Anforderungen an die Rückverfolgbarkeit werden bei der Auslegung berücksichtigt.
Automatisierte Abläufe reduzieren manuelle Nebenzeiten und ermöglichen eine genaue Abstimmung von Teilehandling und Prüfprozess. Bei höheren Durchsatzanforderungen können beispielsweise parallele Prüfkammern, Mehrfachaufnahmen oder mehrere Prüfstationen eingesetzt werden. Die erreichbare Taktzeit ist jedoch immer vom Prüfteil und vom gewählten Prüfverfahren abhängig.
Eine Automatisierung kann sich insbesondere bei hohen Stückzahlen, kurzen Taktzeiten, wiederkehrenden manuellen Abläufen oder hohen Anforderungen an die Prozesssicherheit lohnen. Bei kleineren Losgrößen kann eine teilautomatisierte oder modular erweiterbare Lösung wirtschaftlicher sein. Die geeignete Ausführung ergibt sich aus der technischen und wirtschaftlichen Betrachtung des konkreten Produktionsprozesses.
Zu Beginn werden die Aufgabenstellung, das Prüfteil und die Anforderungen an Taktzeit, Qualität und Teilehandling erfasst. Darauf folgen Machbarkeitsbetrachtung und Anlagenkonzept. Nach der Freigabe übernimmt MACEAS Konstruktion, Fertigung, Montage und Programmierung. Den Abschluss bilden Werksabnahme, Installation, Inbetriebnahme und Übergabe am Produktionsstandort.
Ansprechpartner Daniel Schönbohm (GF)
Daniel Schönbohm
Geschäftsführer

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