Modernisierung von Materialprüfmaschinen

Für Prüfungen von Materialien und Bauteilen werden seit sehr vielen Jahren Materialprüfmaschinen eingesetzt, die mit der Zeit „in die Jahre“ kommen. Besonders bei Maschinen mit höheren Nennlasten stellen die Maschinenbauteile einen hohen Wert dar. Die Komponenten von Materialprüfmaschinen altern je nach Funktion durch Materialermüdung, Verschleiß oder durch die verschiedenen Einflüsse der Umwelt. Ihre Technik veraltet, weil sie nicht mehr dem aktuellem Stand und den heutigen Anforderungen entspricht, nicht mehr mit neueren Komponenten kombiniert oder auch nicht mehr gewartet werden kann, weil es keine Ersatzteile mehr gibt. Mechanische Komponenten, wie der Lastrahmen, altern sehr langsam und können meist über mehrere Jahrzehnte eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu veralten Elektrik-/Elektronik- und Informatik-Komponenten wegen der rasanten Entwicklung in diesem Technikbereichen relativ schnell. Ihr Einsatzzeitraum ist meist auf etwa ein Jahrzehnt begrenzt. Mit perfekt durchgeführten Modernisierungen können Prüfmaschinen, bei denen der Lastrahmen und das vorhandene Zubehör einen gewissen Wert darstellen, auf den neusten Stand der Technik gebracht werden. Bei der Auswahl des richtigen Modernisierungsanbieters sind einige wesentliche Gesichtspunkte zu beachten. Bei der Modernisierung einer elektromechanischen Prüfmaschine sollte nicht nur die Mess-, Steuer – und Regelelektronik und die Prüfsoftware erneuert werden, sondern auch ein neuer wartungsfreier AC-Servo-Antrieb zum Einsatz kommen. Weitere Komponenten wie Kraftaufnehmer, Längenänderungsaufnehmer und weiteres Zubehör können mit kleineren Anpassungen weiter verwendet werden. Mess-, Steuer- und Regelelektronik Das entscheidende Kriterium für eine Modernisierung ist immer die Mess-, Steuer- und Regeltechnik. Neue digitale Elektroniken zeichnen sich durch hohe Flexibilität und Modularität aus. Für sichere Prüfergebnisse werden zeitsynchronisierte Modulsteckplätze eingesetzt, damit alle Messsignale nicht zeitversetzt zueinander ausgewertet werden. Die Messwertauflösung wird dabei mittels Echtzeit-Betriebssystem für den gesamten Messbereich sichergestellt. Die Firma Zwick bietet beispielsweise mit ihrer Steuerungselektronik testControl für Kraftaufnehmer eine Erweiterung des Messbereichs bis herab auf 0,1% der Nennkraft. Dies erspart den Einsatz und den Wechsel von mehreren Kraftaufnehmern. Messdaten werden mit einer Rate von 500 HZ zeitsynchron erfasst, was eine detaillierte Analyse der Messergebnisse erlaubt. In der Bauteilprüfung wird oftmals die Probenverformung über die Traversenposition der Maschine aufgenommen, also nicht unmittelbar an der Probe durch Längenänderungsaufnehmer gemessen. Daher ist es wichtig, dass die modernisierte Maschine eine höchstmögliche Wegmess- und Positionsgenauigkeit über den Traversenwegaufnehmer besitzt und die Maschinen- und Kraftaufnehmerdurchbiegung über eine Maschinennachgiebigkeitskorrektur in Echtzeit kompensiert wird. Auch wenn bei vielen zu modernisierenden Prüfmaschinen keine nachträgliche CE-Vergabe notwendig ist, so ist die Einhaltung der gültigen Unfallverhütungsvorschriften auch hier unbedingt einzuhalten. Dafür ist  es beispielsweise wichtig, dass alle Prüfsystemelemente im NOT-AUS-Kreis integriert sind und eine elektronische und softwaremäßige Prüfraumüberwachung den höchstmöglichen Schutz für Anwender und Prüfgerät bieten. Mit der Einhaltung der elektromagnetischen Verträglichkeit stellen moderne, jedoch sehr empfindliche Elektroniken sicher, dass keine Störsignale ausgesendet werden und diese Elektroniken auch nicht durch Signale von Herzschrittmachern, Mobiltelefonen, Hallenkränen oder sonstigen Geräten Störungen erfahren. Der Antrieb der Prüfmaschine Moderne Antriebe für Prüfmaschinen – vor allem leistungsstärkere Antriebe - basieren heute nicht mehr auf Gleichstrommotoren (DC), sondern auf Drehstrom-Synchronmotoren (AC). Diese zeichnen sich insbesondere durch eine sehr viel höhere Auflösung und durch Wartungsfreiheit auf Grund des Wegfalls von Bürsten und Kollektoren aus. Die günstigere Bauart sorgt für reaktionsschnellere, präzisere und dynamischere Regelungen. Die sehr belastbaren und robusten AC-Antriebe verbrauchen auch sehr viel weniger Energie. Ohne Zwischengetriebe werden Positionen mit hohen Geschwindigkeiten genau angefahren, was zu schnelleren Prüfabläufen führt.   Prüfsoftware In der Industrie sind sehr viele Prüfungen durch eindeutige Normen geregelt. Moderne Prüfsoftwarepakete decken diese Normen ab. Der Anwender kann ohne Programmierkenntnisse nach Eingabe der Parameter, die durch die Norm variabel gestaltet sind, die Prüfung direkt starten. Natürlich sind auch komplexe, nicht normierte Prüfabläufe möglich, was beispielsweise für Forschungsbereiche außerordentlich wichtig ist. Standardisierte Schnittstellen zu MS-Office Anwendungsprogrammen oder zu gängigen Qualitätsdatenbanksystemen helfen bei der sicheren Datenübertragung. Auch kundenspezifische Software- und Datenbanklösungen werden von professionellen Anbietern mit sehr viel Erfahrung durchgeführt. Die Software-Bedienung sollte Bedienfehler und Manipulationen durch entsprechende Plausibilitätsprüfungen ausschließen. Selbstverständlich sollte auch die Richtigkeit der Berechnungsroutinen nachweisbar sein. Sicherheit Für die Auswahl des richtigen Anbieters ist nicht nur die  Modernisierung selber zu betrachten, sondern auch die Aftersales Betreuung. Von besonderer Bedeutung für die Modernisierung der Prüfmaschine ist ein vertrauenswürdiger und kompetenter Partner, der die Kunden mit seinen Dienstleistungen über die gesamte Einsatzzeit der Maschine unterstützt. Für Rückfragen steht dem Kunden oftmals eine schnelle unbürokratische Hotline zur Verfügung. Datenbanken, in denen die Maschinenkonfigurationen der Kunden gespeichert sind, helfen bei der fachmännischen Beratung. Ein flächendeckendes Servicenetz sollte für den Fall der Fälle eine schnelle Fehlerbehebung gewährleisten. Dabei ist es wichtig, dass die modernisierten Maschinen eine serienmäßige Technik aufweist, damit alle Techniker in der Lage sind, eine schnelle Reparatur durchführen zu können. Die Ersatzteilversorgung für die gesamte Anlage, nicht nur für die Komponenten der Modernisierung, wird von einigen Anbietern für mindestens 10 Jahre zugesichert. Der Anbieter Zwick gewährleistet dies auch für die komplett modernisierte Maschinen, die ursprünglich nicht von Zwick hergestellt wurden, beispielsweise für Frank, Schenck-Trebel, Roell&Korthaus, UTS und vielen anderen Maschinenherstellern. Zusammenfassung Eine von professioneller Hand modernisierte Material-Prüfmaschine ist einer neuen Maschine funktionell gleichwertig. Dies bedeutet für den Anwender, dass er seine Prüfmaschine auch zukünftig nachrüsten kann. Das können Erweiterungen der Prüfsoftware - für neue Prüfverfahren - oder Ergänzung der Prüfmaschine sein, wie mit neuen digitalen Längenänderungsaufnehmern. Die Firma Zwick bietet beispielsweise für zwanzig verschiedene Branchen die passenden Lösungen durch entsprechende Prüfsoftware, Sensoren und Prüfwerkzeuge. Neben der Metallindustrie sind dies im Besonderen die Bereiche Akademia, Kunststoff und Automotive