Standardkomponenten: So nutzen Sie Normteile im Maschinenbau richtig

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Die Instandhaltung von Maschinen ist einer der größten Kostenfaktoren in der Produktion. Wie lassen sich mit Standardkomponenten Maschinen so wartungsfrei wie möglich machen?

Es ist eine Tatsache, dass die Wartung von Maschinen und Anlagen (ohne Einsatz von Standardkomponenten) viel Geld verschlingt: Wenn es schlecht läuft, sind die Ausgaben für die Wartung im Laufe der Nutzungsdauer einer Maschine sogar höher als der Kaufpreis selbst.

Hohe Kosten für die Instandhaltung

Die hohen Kosten untermauert auch eine aktuelle Studie von Plant Engineering: Hier gaben 35 Prozent der Befragten an, dass sie mehr als 10 Prozent ihres Betriebsbudgets für die Wartung ausgeben, weitere 34 Prozent geben zwischen 5 und 10 Prozent aus. Andererseits können Unternehmen ihre Maschinen auch nicht einfach bis zum Ausfall laufen lassen – denn auch Stillstandszeiten schlagen sich auf Produktivität, Umsatz und Gewinn nieder. Laut IndustryWeek kosten ungeplante Ausfallzeiten die Industrie jährlich schätzungsweise 50 Milliarden US-Dollar, wobei 42 Prozent dieser Kosten auf Maschinenversagen zurückzuführen sind. Darüber hinaus entstehen zusätzliche Kosten für die Reparatur und den Austausch von Komponenten.

Verschiedene Ansätze in der Wartung

Die „run to failure“-Wartungsstrategie ist also eindeutig risikobehaftet. Deshalb setzen Unternehmen meist auf zwei andere typische Strategien – die vorbeugende oder die vorausschauende Wartung. Die vorbeugende Wartung wird schon lange praktiziert: Hier geht es darum, Maschinen und ihre Komponenten in regelmäßigen Abständen zu warten, um sie vor unvorhergesehenen Ausfällen zu bewahren. Zwar wird das Risiko von Ausfällen dadurch signifikant reduziert, jedoch werden die Maschinen bei dieser Strategie meist häufiger gewartet, als eigentlich nötig wäre. Weil regelmäßige Kontrollen ein Muss sind, bindet diese Methode außerdem die Zeit und Arbeitskraft.

Die vorausschauende Wartung hingegen hat in letzter Zeit dank der rasanten Fortschritte bei Industrie 4.0, vernetzten Technologien und IIOT (Industrial Internet of Things) an Bedeutung gewonnen. Durch den Einsatz von Sensoren und smarten Lösungen können die Fertigungs-Fachleute nun Daten zum Zustand der Maschinen sammeln – von Betriebstemperaturen bis hin zu Vibrationen und Geräuschen. Mit diesem Ansatz können Anwender punktgenau vorhersagen, ob Komponenten in einer Maschine ausgetauscht werden müssen. Der Nachteil ist jedoch, dass die Einrichtung eines vorausschauenden Wartungssystems kostspielig sein kann. Schließlich müssen Unternehmen in ein komplettes IOT-System, Sensoren und Überwachungssoftware investieren und Schulungen für die Mitarbeiter organisieren.

Wie Standardkomponenten die Wartung vereinfachen

Unabhängig von der Wartungsstrategie kann der Einsatz von Standardkomponenten die Kosten senken und die Wartung effizienter gestalten. Der Hintergrund: Weil Maschinen und Anlagen immer komplexer werden, wird es auch immer schwieriger, die erforderlichen Wartungsaufgaben durchzuführen. Werden jedoch Standardkomponenten verbaut, ändern sich die Voraussetzungen: Aufgrund der standardisierten Größen und Ausführungen von Normteilen benötigen Techniker keine speziellen Vorkenntnisse und können Komponenten bei Bedarf einfach austauschen.

Wartungsfreie Komponenten: Idealerweise sind Maschinen völlig wartungsfrei, sprich sie benötigen überhaupt keine Wartung. In der Praxis ist das jedoch kaum möglich – denn Verschleiß lässt sich in rauen industriellen Umgebungen kaum vermeiden. Bestimmte Maschinenelemente können jedoch aus wartungsfreien Komponenten hergestellt werden, wodurch sich der Reparaturbedarf insgesamt senken lässt.

Ein Beispiel sind Stirnrad- und Kegelradgetriebe: Traditionell werden diese Zahnräder aus Stahl hergestellt, können aber leicht korrodieren und sind kostspielig zu ersetzen. Inzwischen gibt es aber auch Kunststoffversionen dieser Zahnräder. Sie sind selbstschmierend, sehr leise im Betrieb und für eine Vielzahl von Anwendungen verfügbar. Und es gibt aber noch eine ganze Reihe weiterer wartungsfreier Komponenten – darunter Führungsbuchsen aus Bronze mit Graphiteinlagen. Die Lagerelemente sind wartungsfrei und verschleißfest, während die Graphiteinlagen für eine lebenslange Schmierung sorgen. Nur bei extremer Belastung und höheren Verfahrgeschwindigkeiten wird eine zusätzliche Schmierung empfohlen.

Standardkomponenten hoher Qualität nutzen

Generell lässt sich der Wartungsaufwand aber auch reduzieren, indem die Wahl auf Komponenten mit hoher Leistung und Qualität fällt. Dies ist besonders wichtig für Teile, die hohe Lasten, Spannungen und Kräfte bewältigen müssen. Ein Beispiel hierfür sind automatisierte Linearbewegungen und schwere Werkstücke. Bei diesen Bewegungen sind die Komponenten in der Regel hohen Belastungen und Kräften ausgesetzt. Hier empfiehlt es sich, Lineareinheiten zu verwenden. Sie können bei richtiger Auslegung und Spezifikation höchste Kräfte in alle Richtungen aufnehmen.

In den Bereichen Materialtransport, Verpackung und Landwirtschaft können die Wartungskosten für die Betreiber aufgrund der hohen Anforderungen in die Höhe schnellen. Typischerweise werden in diesen Branchen Einfach-Rollenketten und -Kettenräder verwendet. Werden diese jedoch mit Duplex- oder Triplex-Rollenketten beziehungsweise -Kettenräder ersetzt, lassen sich die Wartungszeiten und -kosten erheblich reduzieren. Die Leistung von Duplex-Rollenketten beträgt das 1,75-fache einer Einzelkette beziehungsweise das 2,5-fache bei Triplex-Rollenketten.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen: Wenn Maschinenbauer Standardkomponenten nutzen, wo immer dies möglich ist, können Fertigungsunternehmen ihre Wartung vereinfachen. Da die Komponenten wartungsfrei und qualitativ hochwertig sind, lässt sich das Budget für die Instandhaltung der Anlagen nach und nach reduzieren. Darüber hinaus helfen Standardkomponenten dabei, ungeplante Ausfallzeiten zu reduzieren – zunächst fallen sie seltener aus und fast alle diese Komponenten sind ab Lager bestellbar. Auch Datenblätter und CAD-Daten findet der Anwender leicht etwa als Download. Bei einem unerwarteten Ausfall können Komponenten so sehr schnell ersetzt werden.

Der Autor David Messant ist Produktionsleiter am Standort Fontaine-les-Grès (Frankreich) bei Norelem.

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