Wartung und Instandhaltung: Neue IoT-Lösungen für das Service-Geschäft

Siemens Energy setzt in Berlin Gasturbinenschaufeln von Kraftwerken in Stand. Hier knüpft das Projekt „Maintenance, Repair, Overhaul“ (MRO) am Werner-von-Siemens Centre for Industry and Science (WvSC) an. Im Rahmen des Projektes entstehen neue Messverfahren und Materialien sowie Produkt- und Prozessinnovationen für das Service-Geschäft. Die Forschungspartner entwickeln neue Prozessketten, in denen durch Digitalisierung die Wertschöpfungsschritte bei Wartung und Instandhaltung vorgegeben werden.

Wartung und Instandhaltung: Diese Ziele verfolgt das Projekt

Das Projektkonsortium verfolgt drei primäre Ziele, die für Anlagenhersteller und ihre Kunden von Nutzen sind:

• die Produktivität in den MRO-Prozessen steigern
• Stillstandzeiten vermeiden
• bei Reparaturen ein „Upgrade“ der betroffenen Komponenten ermöglichen

Nach Wiederinbetriebnahme können die so optimierten Bauteile die Effizienz einer Maschine oder Anlage erhöhen, Wartungsintervalle verlängern und zu geringeren Emissionen führen.

Additive Fertigung und Simulation

Ausgehend von einer smarten Inspektion dienen additive Fertigungsverfahren dazu, bei der Reparatur und Instandhaltung von Turbinenschaufeln neue Designs und Materialen zu nutzen. Durch Simulationen optimierte Beschichtungsprozesse statten das Bauteil anschließend mit verbesserten Eigenschaften aus. Um zum Beispiel eine Turbinenschaufel mit höheren Temperaturen zu betreiben, kann sie während der Reparatur mit einer zusätzlichen Härteschicht versehen werden.

Flexible MRO-Prozessketten mithilfe von Digitalen Zwillingen

An den neuen MRO-Anwendungen arbeiten sechs Industrieunternehmen, die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung, Institute der Fraunhofer-Gesellschaft und der TU Berlin zusammen. „Gemeinsam bauen wir mithilfe von Digitalen Zwillingen flexible MRO-Prozessketten auf, die schnell, bedarfsgerecht und kostenoptimal Wartungs- und Reparaturmaßnahmen auslösen“, beschreibt Ian Altmann, Projektingenieur IoT & Industrie 4.0 bei Contact Software, das Vorhaben. „Um Service-Ingenieure und Werker bei ihrer Arbeit bestmöglich zu unterstützen, führen wir Daten aus diversen IT-Systemen zusammen und versorgen die Produktionsanlagen mit den notwendigen Informationen.“

Der Digitale Zwilling wird je nach Prozessschritt vielfältig genutzt. Bei der Inspektion eines Bauteils dient er als Ablage von 3D-Geometrien, die mittels 3D-Scan erhoben werden. KI-gestützte Schadensanalysen nutzen im Digitalen Zwilling abgelegte 3D-Modelle und weitere Messungen am Bauteil, um Service-Ingenieuren die Entscheidungsfindung der optimalen Reparaturmaßnahmen zu erleichtern. Am Digitalen Zwilling hinterlegte Simulationsmodelle helfen, die Beschichtungsprozesse entsprechend auszulegen.

Evaluierung in der Testumgebung

Nach Abschluss der grundlegenden Vorarbeiten entsteht im WvSC-Labor eine Testumgebung auf Basis von Contact Elements for IoT. Hier evaluieren die Partner mit Blick auf die unterschiedlichen Anwendungsfälle in der MRO-Prozesskette und die gewünschten Projektergebnisse die Funktionsfähigkeit der Digitalen Zwillinge.

„Maintenance, Repair & Overhaul“ setzt ebenso wie die zwei anderen aktuellen WvSC-Projekte „Elektrische Antriebe“ und „Hochtemperatur-Anwendungen“ einen Schwerpunkt auf neue Werkstoffe, additive Fertigung und Digitalisierung, um die Industrie beim produktionstechnischen Wandel voranzubringen. Auch das Projekt MRO wird durch den Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert und mit Landesmitteln der Berliner Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe unterstützt.

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