Materialersparnis durch automatisierte Messtechnik

Wie viel Material verlieren Sie täglich durch die Kabelprüfung?

Weniger Verbrauch, mehr Profit: Automatisierte Messtechnik für maximale Ressourceneffizienz.

 

Isolationen aus Kunststoff machen einen großen Anteil der Herstellkosten eines fertigen Kabels aus.

Dennoch verlässt in vielen Extrusionslinien ein messbarer Prozentsatz dieses Materials das Werk als reine Sicherheitsreserve: 
Aderisolierungen und Mäntel werden dicker aufgetragen als nötig – schlicht deshalb, weil niemand genau weiß, wie dünn man gefahrlos gehen könnte. 
 

Automatische Messgeräte setzen genau hier an. Dieser Beitrag betrachtet sachlich, an welchen Stellen sie Kabelherstellern tatsächlich helfen, Material zu sparen.
 

 

Woher der Überverbrauch kommt

Überverbrauch entsteht selten aus Nachlässigkeit. Er ist die logische Folge von Unsicherheit. Wenn nicht zuverlässig bestimmt werden kann, wie viel Material tatsächlich auf dem Produkt ist, wird sich tendenziell an der oberen Toleranzgrenze der Produktspezifikationen orientiert.

Je größer die Messunsicherheit, desto größer muss dieser Sicherheitspuffer ausfallen.

Die manuelle Messung am Profilprojektor ist dafür ein gutes Beispiel. 
Eine exakte Aussage darüber, welchen Wert die Kleinstwandstärke tatsächlich hat, ist nahezu unmöglich. Das Ergebnis hängt vom Bediener und dessen Fähigkeiten ab. 
Zwei Bediener können an derselben Probe unterschiedliche Werte ermitteln, und derselbe Bediener wird mit hoher Wahrscheinlichkeit an verschiedenen Zeitpunkten zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen. 
Da diese Streuung real und bekannt ist, muss sie irgendwo aufgefangen werden – und aufgefangen wird sie in Form von zusätzlichem Material.

 

Die normgerechte Messung ist nicht der tatsächliche Querschnitt

Die IEC 60811 definiert typischerweise das Vorgehen zur Bestimmung der Wandstärkenwerte an 6 definierten Punkten sowie die Berechnung des Innen- und Außendurchmessers.

Der zur Berechnung des Materialverbrauchs benötigte Flächeninhalt wird anschließend ermittelt, indem die Fläche zwischen dem ermittelten Innen- und Außendurchmesser berechnet wird. Da dieses Verfahren nicht die komplette Kontur der Isolationen betrachtet, kommt es hier zu erheblichen Unterschieden zwischen Realität und Theorie.

Sichtbar wird die Lücke bei nicht „perfekt“ zylindrischen Isolationen (z.B. 3 adrige Mantelleitung, stranded wire Ummantelung). Ein hilfreiches Bild ist die Querschnittsfläche eines Blumenkohls: Misst man seinen Durchmesser mit einem Messschieber an 3 Positionen, erhält man 3 Werte. Die tatsächliche Oberfläche ist jedoch stark zerklüftet, und die von dieser Kontur eingeschlossene reale Fläche entspricht nicht der Fläche eines glatten Kreises gleichen Durchmessers.

Je nach Geometrie kann die Differenz zwischen der aus normgerechten Wanddickenmessungen abgeleiteten Querschnittsfläche und der tatsächlich gemessenen Fläche rund 10 % erreichen.

Ein automatisches optisches Messgerät bestimmt die tatsächlich eingeschlossene Fläche jeder Schicht direkt aus dem Querschnittsbild und tausenden Konturpunkten, statt sie aus einzelnen Punktmessungen abzuleiten. Damit lässt sich der reale Materialverbrauch pro Meter berechnen und dem theoretischen Verbrauch aus der Nennspezifikation gegenüberstellen. Die Differenz beider Werte ist der Überverbrauch.

 

Toleranzreduzierung als praktischer Hebel

Ist der Überverbrauch einmal quantifiziert, lässt er sich steuern. Dafür stehen zwei Hebel zur Verfügung:

• Verengung des Prozessfensters: 

  Eine wiederholgenaue, bedienerunabhängige Messung, die in Minuten statt in Stunden vorliegt, erlaubt engere interne Toleranzen, ohne das Risiko einer Unterschreitung des spezifizierten Mindestwertes zu erhöhen. Der Sicherheitspuffer, der bisher die Messunsicherheit abdecken musste, kann verkleinert werden.

• Kontinuierliche Analyse des Überverbrauchs: 

  Eine Überwachung des Überverbrauchs, welches die Abweichung zwischen tatsächlichem und nominellem Materialeinsatz darstellt, lässt sich zu einer Produktionskennzahl ableiten.

   

Die Wirtschaftlichkeit bewerten

Der Return on Investment für ein automatisches Isolationsmessgerät, wie den VCPX5, wird vollständig durch eingespartes Compound sowie eingesparte Arbeitszeit getragen. Die relevanten Eingangsgrößen sind überschaubar: Jahresproduktionsmenge eines Produktes, Materialkosten pro Kilogramm und der aktuell vorhandene Überverbrauch in Prozent. Eine Amortisationsrechnung auf dieser Basis wird typischerweise von einem einzigen volumenstarken Produkt dominiert.

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Fazit

Materialeinsparung in der Kabelproduktion ist im Kern ein Informationsproblem. Die Konformität mit IEC 60811 belegt, dass ein Produkt innerhalb der Spezifikation liegt; sie zeigt jedoch nicht, wie viel Material innerhalb dieser Spezifikation verschenkt wird. Die Messung des tatsächlichen Querschnittsflächeninhalts schließt diese Lücke und macht die Abwägung zwischen Sicherheitsreserve und Materialkosten zu einer bewussten, steuerbaren Entscheidung.

Ein Gewinn, der Zeit- und Materialersparnis kombiniert.