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RFID-Lösung für die Verfolgbarkeit von Halbfertigprodukten Mit Identtechnik zu höherer Reifenqualität

11.04.2018

Das richtige Material ist entscheidend – auch beim heimischen Automobil. Das passende Schuhwerk, in diesem Fall die Reifen, in bestmöglicher Zusammensetzung schafft das perfekte Fahrgefühl. Bei der Produktion dieser hilft Identtechnik, jeden Rohstoff und jedes Halbfertigprodukt im Auge zu behalten.

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Der Reifenmarkt ist vielfältig: Sommerreifen, Winterreifen, Hochgeschwindigkeitsreifen oder Niederquerschnittsreifen, um nur einige zu nennen. Um bei allen Wetterbedingungen und Geschwindigkeiten bestmögliche Roll- und Hafteigenschaften zu garantieren, sieht die Produktion eines Reifens entsprechend vielfältig aus und die Hersteller setzen eine große Anzahl an unterschiedlichen Materialen in ihrer Fertigung ein. Daher sind die Produktions- und Intralogistikprozesse sehr komplex. So müssen nicht nur die vielen Rohstoffe wie Kautschuk, Stahlgeflechte und Textilien, die zudem in unterschiedlichen Varianten vorliegen, an den richtigen Maschinen in der Produktion eingesetzt werden, sondern auch die daraus entstehenden Halbfertigprodukte im Reifenherstellungsprozess korrekt weiterverfolgt werden.

Denn jeder Reifentyp besitzt seinen eigenen Materialmix, der genau eingehalten werden muss, um die Qualität des Reifens zu erzielen. Es muss gewährleistet sein, dass an jeder Maschine im Herstellungsprozess stets die richtigen Materialien beziehungsweise Halbfertigprodukte zur Verfügung stehen. Dies kann nur durch die entsprechenden Identifikationslösungen sichergestellt werden.

Ident, damit die Qualität stimmt

Kautschuk, das bei der Reifenproduktion genutzt wird, kann nur eine gewisse Zeit lang für die Herstellung genutzt werden. Außerdem lässt sich das Rohgummi direkt nach seiner Erzeugung am besten verarbeiten. Deshalb wird angestrebt, stets das Material zu verwenden, das erst kürzlich produziert wurde. Auch hierbei ist die Verfolgbarkeit des Materials hilfreich. Identifikationslösungen können die Produktion unterstützen, die gleichbleibende Qualität der produzierten Reifen zu sichern und die Verschwendung von Material zu reduzieren. Durch den Einsatz entsprechender Technik wird der Reifenhersteller in die Lage versetzt, Materialien und Halbfertigprodukte effizienter zu verwalten durch den Zugriff auf Informationen über den Standort, die Lager- und Fertigungshistorie sowie die Bestandsverwaltung.

Dies erfüllt automatisch eine weitere Anforderung der Automobilhersteller, die Kunden der Reifenhersteller im Erstausrüstergeschäft sind. Diese wollen nicht nur Informationen über das Endprodukt erhalten, sondern fordern auch Angaben zur kompletten Fertigungshistorie eines Reifens inklusive der dabei verarbeiteten Halbfertigprodukte.

Schritt für Schritt zum fertigen Reifen

Der Herstellungsprozess eines Reifens besteht aus vielen Einzelschritten, die an einer großen Anzahl unterschiedlicher Maschinen durchgeführt werden. Die in der Vorproduktion erzeugten Halbfertigprodukte werden in unterschiedlicher Art und Weise zwischengelagert und transportiert. Zusammengeführt werden alle Reifenkomponenten in der Reifenaufbaumaschine, wo der sogenannte Rohreifen entsteht. Eine weitere Maschinenart, die in der Vorproduktion eingesetzt wird, ist die sogenannte Cap-Strip-Maschine zur Herstellung von Spulbandagen. Bei dieser Maschine handelt es sich um einen Kautschukextruder mit nachgeschalteter Zahnradpumpe und einem hydraulisch zu öffnenden Querspritzkopf. Auf ihm wird eine Vielzahl von Stahlfäden gleichzeitig mit einer Kautschukmischung beschichtet und zu mehreren Cap-Strip-Streifen zusammengefasst. Die dabei entstehenden Streifen werden jeweils auf Spulenkörper aufgewickelt. Diese Spulenkörper werden dann in einem zweiten Schritt an der Reifenaufbaumaschine verwendet. Bei der Konfektionierung werden diese Streifen um den Reifengürtel gewickelt.

Weg vom Papier, hin zum digitalen Helfer

Um die Rückverfolgbarkeit in der Produktion zu gewährleisten, müssen die Halbfertigprodukte eindeutig identifiziert werden, bevor sie zur Verarbeitung in eine Maschine eingeführt werden. In der Vergangenheit wurde die Nachverfolgbarkeit manuell auf Papier oder durch Verwendung von Barcodes sichergestellt. Diese Vorgehensweise ist jedoch zeitaufwendig und fehleranfällig. Der Einsatz von RFID bietet sich hier gleich aus mehreren Gründen an. Zum einen können nicht nur Daten gelesen, sondern auch geschrieben werden. Somit kann die Fertigungshistorie auf dem RFID-Datenträger mitprotokolliert werden. Darüber hinaus entfällt die manuelle Handhabung. Alles passiert automatisch, Fehler können sicher ausgeschlossen werden. Außerdem erreicht man mit RFID-Systemen in der staubigen Produktionsumgebung üblicherweise eine höhere Erkennungsrate als mit Barcode-Systemen.

Für die automatische Identifikation der Spulenkörper im Reifenherstellungsprozess hat Pepperl+Fuchs eine Neuentwicklung durchgeführt. Ergebnis ist der HF-Schreib-/Lesekopf IQH1-F198-V1. Die besondere Herausforderung lag hierbei darin, dass sich die metallene Halterung des Spulenkörpers im Feld des RFID-Schreib-/Lesekopfes befindet, was zu Interferenzen bei der Funkkommunikation führen kann. Zudem liegt die Position des am Spulenkörper befestigten RFID-Transponders nicht eindeutig fest, sondern befindet sich an variierender Stelle auf einem Kreissegment um die Spulenhalterung.

Auch in der Bewegung erfassbar

Zur bestmöglichen Lösung wurde ein HF-Schreib-/Lesekopf in ringförmiger Bauform realisiert, wodurch die Spulenhalterung durch den Schreib-/Lesekopf geführt werden kann und der RFID-Transponder immer im Lesebereich des Readers zum Liegen kommt. Somit muss der Mitarbeiter beim Spulenwechsel nicht auf die Lage des RFID-Transponders achten. Da dieser sich unabhängig von der Lage des Spulenkörpers stets im Feld des Schreib-/Lesekopfes befindet, kann der RFID-Transponder nicht nur im Stillstand, sondern auch während der Drehbewegung des Spulenkörpers gelesen und beschrieben werden. So sind ein zuverlässiger Prozessablauf und die Nachverfolgbarkeit der Halbfertigprodukte an den Cap-Strip- und Reifenaufbaumaschinen jederzeit sichergestellt.

Neben dem speziellen HF-Schreib-/Lesekopf und robusten RFID-Transpondern für die industrielle Anwendung besteht die RFID-Komplettlösung aus Auswerteeinheiten zur Weiterleitung der Daten an Profinet, EtherNet/IP oder EtherCAT. Abgerundet wird das System durch die Verkabelung, die aus dem breiten Connectivity-Portfolio von Pepperl+Fuchs stammt und für eine nahtlose Integration der RFID-Komponenten sorgt.

Bildergalerie

  • Typischer Einsatz des IQH1-F198-V1-Lesekopfes zur Identifikation des Spulenkörpers in der Reifenproduktion.

    Bild: Pepperl+Fuchs

  • Der am Spulenkörper angebrachte Transponder kann an jeder beliebigen Position innerhalb des ringförmigen Lesekopfes identifiziert werden.

    Bild: Pepperl+Fuchs

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