Lange gab es in der präventiven Instandhaltung nur zwei Möglichkeiten: Entweder setzten Anwender auf unkonventionelle Diagnose-Methoden wie die Hörprobe mit Schraubenzieher oder den Seifenlaugentest oder sie investierten in teure Geräte zur Infrarot- beziehungsweise Schwingungsdiagnostik. Eine Alternative ist die Überwachung auf Ultraschall-Basis. Den so genannten ‚Ultraschall-Spion‘ aus den USA nutzt beispielsweise sogar die NASA, da er Fehlfunktionen bei zugleich überschaubarem Kostenaufwand bereits im Anfangsstadium erkennt – unabhängig davon, ob elektronische Bauteile betroffen sind oder die Mechanik, ob es sich um Leckagen von Gas, Pressluft oder im hydraulischen System handelt. Eine neue App für Android-Mobilgeräte erhöht zudem die Effektivität der Lösung, indem die Ultraschall-Betriebsgeräusche etwa von Motorlagern und Getrieben aufgenommen und zur Bewertung in die ‚InCTRL-Cloud‘ hochgeladen werden. Dies ermöglicht sofortige Reparaturen sowie die Überprüfung ihrer Wirksamkeit direkt vor Ort, anstatt die Daten erst übertragen und im Büro auswerten zu müssen.

Unvorhergesehene Wartungsarbeiten wegen defekter Bauteile können zu einem erhöhten Bedarf an Ersatzteilen, unzufriedenen Kunden und großem zusätzlichem Arbeitsaufwand sowie Kosten führen. Wie lassen sich per Ultraschall die potenziellen Ursachen für Fehlfunktionen identifizieren?

Wenn sich Materialteilchen aneinander reiben – zum Beispiel austretende Druckluft an Umgebungsluft, Lager an Welle, elektrische Energie an Isolator –, entsteht ein Rauschen im Ultraschall-Bereich. Die charakteristischen Geräusche der Defekte wandelt der ‚Ultraschall-Spion‘ mit Hilfe eines speziell entwickelten Ultraschall-Mikrofons in Töne um, die für das menschliche Ohr gut hörbar und sogar verständlich sind.

Der Einsatz der Ultraschall-Technik eignet sich insbesondere für sich bewegende, mechanische Komponenten – etwa Lager, Getriebe, Motoren oder Kompressoren. Fehlerhafte Bauteile, Gas-Leckagen, schadhafte Dichtungen oder mechanische Schäden lassen sich anhand charakteristischer Geräusche, die diese Schäden auf einer Frequenz von 40 kHz erzeugen, identifizieren. Hervorgerufen werden die Geräusche durch Reibung, Stöße, Verwirbelungen und elektrische Entladungen. Dabei handelt es sich nicht einfach um diffuse Geräusche – vielmehr verdeutlicht die jeweilige Klangqualität, welcher Fehler vorliegt. Die Sonde des Ultraschall-Gerätes ist so sensibel, dass sie Leckagen im Umkreis von 30 m registriert. Je näher der Prüfer dem Leck kommt, desto mehr schlägt der Zeiger aus und auch die Lautstärke nimmt zu. Größe und Art des Lecks lassen sich anhand der Tonlage und -höhe bestimmen.

App verbessert Instand­haltungsprozesse

Auch wenn Reibung beispielsweise teilweise ganz natürlich auftritt, darf sie nicht zu groß werden – im schlimmsten Fall droht ein Produktionsstillstand. Ergo sollten Anwender auf möglichst gleichbleibende Rahmenbedingungen achten, damit Schwankungen in den Messwerten nicht etwa auf eine andere Geschwindigkeit oder Belastung zurückgehen.

Optimal ist eine monatliche Überprüfung der Testpunkte auf Verschleiß sowie den Zustand der Schmierung hin.

© Richard Chambers

Wird dies berücksichtigt, lassen sich Veränderungen mit Hilfe der Ultraschall-Lösung früher, schneller und einfacher erkennen als mit Infrarot- oder Schwingungsanalyse. Hierzu wird der Ultraschall direkt vom Handgerät abgenommen und über das Smartphone in ein Cloud-basiertes Programm für Verlaufsvergleich und -analyse hochgeladen.

Bisher wurde die Mechanik dafür mit Hilfe eines Pocket-Computers überwacht. Um die Geräusche bewerten und den Verschleiß beobachten zu können, mussten die Mess-Ergebnisse auf dem PC im Büro eingespielt, gespeichert und bewertet werden. Dieser Schritt entfällt nun: Die InCTRL-App fügt sich sozusagen als Schlüsselkomponente der Monitoring-Lösung nahtlos in die bestehenden Instandhaltungsprozesse ein und hilft, diese zu verbessern. Zudem erleichtert die Archivierung in der Cloud die Kommunikation und Integration im gesamten Unternehmen.

Um eine Messung vorzunehmen, ist vorab zu prüfen, ob der Empfänger passend zum Setting des Testpunkts eingestellt ist. Die Aufnahme wird als Datei gespeichert, so dass der Upload – wenn weder WLAN noch eine schnelle mobile Datenverbindung zur Verfügung stehen – automatisch bei nächster Gelegenheit durchgeführt werden kann. Wurde der Vorgang erfolgreich abgeschlossen, erscheint ein Graph auf dem Display, der die Informationen der Aufnahme mit den früher angelegten Audiospuren und zuvor festgelegten Grenzwerten vergleicht. So weiß der Nutzer, noch bevor er wieder im Büro ist, wie die neue Messung einzuordnen ist. Wird die kritische Schwelle überschritten, sendet das Programm dem Zustän­digen eine automatische E-Mail-Benachrichtigung. Nach entsprechenden Gegenmaßnahmen, etwa einer Reparatur oder dem Einbau eines Ersatzteils, sollte der Erfolg umgehend durch eine weitere Messung überprüft werden.

Systemergänzung durch Bluetooth

Der „UltraschallSpion“ - bestehend aus Ultraschallgenerator, Sonde und schalldichten Kopfhörern ‒ spürt auch in Produktionsbereichen mit lauter Umgebung zuverlässig Leckagen auf.

© Richard Chambers

Durch die optionale Verwendung von Bluetooth als Systemergänzung lässt sich die Verbindung vom ‚Spion‘ zum Kopfhörer beziehungsweise zum Tablet auch kabellos herstellen. Dabei ­beträgt der maximale Abstand 10 m. So können etwa Azubis statt bei der Schulung nur den Ausführungen des Meisters zuzuhören auch direkt nachvollziehen, wovon die Rede ist, oder zwei Kollegen können gemeinsam die Untersuchung vornehmen, was bei einer Kabelver­bindung in ­vielen Fällen schwierig bis unmöglich war. Die aktuellen Kopf­hörer ­bieten zudem den Vorteil, dass sie den Lärm in der Umgebung nicht nur wie die bisherigen Modelle um ­circa 25 dB dämpfen, sondern Außengeräusche fast komplett ­absorbieren, da sie mit ‚White Sound‘ funktionieren. So sind noch leisere Töne und feinere Nuancen wahrnehmbar, um auch sehr kleine Leckagen ­entdecken zu können.

Die Rechte an den Daten

Die InCTRL-App für Android-Geräte lässt sich im Google Play Store herunterladen und als Abonnement nutzen. Die Installation ist einfach: Im Zuge der Bestellung erhält der Nutzer ein Passwort für den Download. Ein geeignetes Kabel zur Verbindung des ‚Spions‘ mit dem Smartphone wird auf Anfrage zugeschickt. Je nachdem, an wie vielen Testpunkten gemessen werden soll und wie viele Nutzer mit dem ­System arbeiten, gibt es verschiedene Versionen der Software. Der Zugang zur App erfolgt direkt über den Standard-Web-Browser und ist durch einen persönlichen Login gesichert. Über den Account lassen sich die Standorte und Testpunkte einrichten und jederzeit aktualisieren. Die Rechte an den Daten verbleiben jeweils beim Kunden.

Um die Funktionen nutzen zu können, ist weder ein IT-Support notwendig noch die Installation zusätzlicher Software noch die Konfiguration einer Datenbank. Somit entfällt auf Anwenderseite die IT-Einbindung und die Hardwarekosten sinken. Interessant ist die Archivierung in der Cloud insbesondere in den Fällen, in denen mehrere Maschinen zu prüfen sind oder verschiedene Personen mit der Überwachung betraut sind. Unternehmen mit mehreren Standorten können darüber hinaus Berichte, die für die Aufsichts- und Verantwortungsebene relevant sind, an die ent­sprechenden Stellen schicken.

Autor:  Richard Chambers ist Geschäftsführer der Firma Richard Chambers in Heimstetten.