Bewegliche Teile von Maschinen unterliegen zwar dem Verschleiß, der sich aber in beachtlichem Ausmaß beeinflussen lässt und somit die Produktivität und Verfügbarkeit einer Maschine steigert.
Das ist der Grundgedanke des „Added Value Programme“ von NSK, kurz AIP. Es setzt dort an, wo Anwender unzufrieden mit der Lebensdauer eines Wälzlagers sind. In diesem Fall untersuchen NSK-Ingenieure vor Ort die Wälzlager sowie deren Einsatzbedingungen. Nicht selten geht es dabei um Anwendungen, bei denen die Lager eine Lebensdauer von nur wenigen Wochen erreichen. Im Rahmen des „AIP-Programms“ werden die kritischen Größen ermittelt, die zu einer Verkürzung der Lebensdauer führen. Daraus lassen sich konkrete Optimierungsvorschläge ableiten.
Typische Schadensursachen
Aus zahlreichen AIP-Projekten ganz unterschiedlicher Branchen, die NSK im Laufe der Jahre europaweit bearbeitet hat, kann man typische Schadensursachen ermitteln. Häufig dringen Verschmutzungen in das (nicht ausreichend abgedichtete) Lager ein. In vielen Fällen ist Korrosion die Ausfallursache. Oft stoßen die NSK-Ingenieure auch auf Mangelschmierung, und nicht selten ist eine fehlerhafte Montage Ursache für frühzeitige Ausfälle. Ebenso kommt es vor, dass die eingesetzten Lager für die auftretenden Kräfte – etwa durch Wellendurchbiegungen verursachte Pendelbewegungen – nicht geeignet sind.
Lagerauswahl ist entscheidend
Aus Sicht des Anwenders, der das AIP-Programm nutzt, ist diese Dienstleistung in den allermeisten Fällen hoch effektiv. Denn in der Mehrzahl der Fälle kann man die Ausfallursache ganz einfach durch den Austausch des Wälzlagers beheben. Wenn eindringende Verschmutzungen die Lagerlebensdauer beeinträchtigen, wird zum Beispiel ein Lager mit wirksamerer Abdichtung montiert. Hier wirkt es sich positiv aus, dass NSK auch für besondere Anwendungsfälle und ungewöhnliche Umgebungsbedingungen spezielle Lagerbaureihen entwickelt hat. Das geht so weit, dass es zum Beispiel für Einsatzfälle mit hoher mechanischer Belastung und Feuchtigkeit (wie sie etwa in Papiermaschinen oder Walzwerken auftreten) besondere Wälzlagerstähle gibt.
Mit dem Lageraustausch ist das AIP-Projekt noch nicht beendet. NSK begleitet den Anwender auch bei Probeläufen oder bei der Wiederinbetriebnahme der Maschine mit den neuen Lagern.
Return on Invest wird genau berechnet
Zu jedem AIP-Projekt gehört eine exakte Berechnung der zu erwartenden Kosteneinsparung. Den aktuellen Kosten (Wälzlager, Wartungsaufwand, Stillstandszeiten und -kosten) wird der Aufwand für die Umrüstung und die prognostizierten geringeren Wartungs- und Stillstandskosten gegenübergestellt. Daraus kann der Anwender den Amortisationszeitraum genau ersehen. Das führt oft zu positiven Effekten, denn gerade durch den Produktionsausfall kommen oft sehr schnell hohe fünf- oder gar sechsstellige Summen zusammen, die schon im ersten Jahr eingespart werden können.
Beispiel: Optimierung von Motorspindellagern
Zwei Beispiele aus der Metallbearbeitung verdeutlichen den Ablauf und vor allem den Nutzen von AIP-Projekten. Im ersten Fall hatte ein deutscher Fahrzeughersteller an den Bearbeitungszentren einer Fertigungslinie für Achskomponenten einen sehr hohen Verbrauch an Motorspindellagern festgestellt. NSK wurde beauftragt, dieses Problem zu untersuchen. Die Analyse der Anwendung und die Untersuchung der Lager ergaben, dass die vorzeitigen Lagerausfälle auf externe Verunreinigungen zurückzuführen waren. NSK schlug deshalb vor, abgedichtete Hochgenauigkeitslager einzusetzen – zunächst in einem Testlauf, dann an weiteren Bearbeitungszentren. Die Nutzungsdauer der Spindeln erhöhte sich daraufhin erheblich, die Lagerausfälle konnten drastisch reduziert werden und die Laufzeit wurde von zwölf auf weit mehr als 36 Monate erhöht. Für den Anwender ergeben sich dadurch jährliche Kosteneinsparung in Höhe von 50.406 Euro dank wesentlich geringerer Produktions- und Wartungskosten.
Beispiel: Wälzlageranalyse bei der Schleifbearbeitung
Zum AIP-Programm gehört auch ein Condition Monitoring-Service: Mit einer speziell dafür entwickelten Messtechnik erfasst ein NSK-Techniker Schwingungen, Temperatur und Drehzahl von Maschinenkomponenten, die im Anschluss mit Hilfe anspruchsvoller Software analysiert werden. Das schafft die Datengrundlage für eine Lebensdaueranalyse der Wälzlager. Sie gibt etwa auch Hinweise auf unzureichende Schmierung, auf Unwuchten sowie Ausrichtungs- und Fluchtungsfehler. Damit erlaubt sie einen tieferen Einblick in das komplette Antriebssystem oder den gesamten Prozess.
Die Daten können auch genutzt werden, um die Ursachen für Unregelmäßigkeiten bei Bearbeitungsprozessen festzustellen oder zumindest einzugrenzen. Diesen Service nutzte der Anwender einer spitzenlosen Schleifmaschine, nachdem er Formabweichungen an den Werkstücken erkannt hatte. Die Techniker der eigenen Instandhaltung vermuteten Fehler einiger Wälzlager in der Spindelanordnung. Da in der Schleifspindel diverse Wälzlager in acht Größen zum Einsatz kamen, wurde der NSK Condition-Monitoring-Service hinzugezogen, um die fehlerhaften Lager zu identifizieren und dauerhaft Abhilfe zu schaffen.
Nach der Messung der wartungsrelevanten Daten bei laufender Maschine zeigte die Analyse, dass die Spindellager nicht die Ursache für die Formabweichungen sein konnten. Dadurch konnten sich die Wartungstechniker schnell auf andere Bereiche konzentrieren, und der Anwender sparte zwei Arbeitstage für das Zerlegen der Spindel. Die internen Kosten für das Zerlegen und die daraus resultierenden Ausfallzeiten hätten sich auf 33.600 Euro summiert. Diese Kosten hat der Anwender nun gespart.
Kosten einsparen, Stillstandszeiten senken, Wertschöpfung verbessern
Die Beispiele zeigen: Mit vergleichsweise geringem Aufwand können Anwender die Produktivität und Leistungsfähigkeit ihrer Maschinen steigern, wenn es vorzeitige wälzlagerbedingte Stillstände gibt. Damit können sie die Wertschöpfung der Produktion verbessern, dauerhaft Kosten einsparen und von optimierten Fertigungsanlagen profitieren. Oder, wie das zweite Beispiel zeigt, sie können Fehlerursachen eingrenzen und mit ebens einfachen wie modernen Mitteln des Condition Monitoring die Ursachenforschung für Unregelmäßigkeiten beschleunigen.
