Revolution der Ventilproduktion durch Druckprüfung

Das Unternehmen Ventil Test Equipment (Ventil) besteht seit mehr als 70 Jahren und hat in den vergangenen Jahrzehnten umfangreiche Erfahrungen in der Qualitätskontrolle und Druckprüfung gesammelt. Trotz täglicher Innovationen in der Armaturenbranche hat sich die Druckprüfung, insbesondere die Werksabnahmeprüfung, kaum weiterentwickelt. 2023 begann Ventil jedoch mit der Entwicklung und Herstellung des bis heute innovativsten und effektivsten Druckprüfstandes. Eine Revolution für die Ventilproduktion.

Die Druckprüfstände haben sich in den vergangenen Jahrzehnten erheblich weiterentwickelt, insbesondere in Zuge der Entwicklungen rund um Industrie 4.0. Dieser wichtige Prozessschritt stellt sicher, dass ein produziertes Ventil die erforderliche Qualität besitzt, um nach dem Einbau zuverlässig zu funktionieren und keine direkten, potenziell katastrophalen Schäden zu verursachen. Es gibt zwar Unterschiede zwischen den einzelnen Anwendungen, Armaturentypen und Prüfnormen, aber eines ist sicher: Alle hergestellten Ventile müssen druckgeprüft werden. Das ist schlicht und ergreifend gesetzlich vorgeschrieben.

In der Fertigung wird die Druckprüfung manches Mal als störender Prozess empfunden. Sie bringt keinen zusätzlichen Wert für die Produkte und ist, offen gesagt, oftmals ein zeitraubender und ineffizienter Prozess, der viel Einsatz erfordert. Die Erfahrung von Ventil mit Armaturenherstellern zeigt, dass 80 bis 90 Prozent der Produktionsengpässe direkt mit der Druckprüfung zusammenhängen. Dieses Problem kann durch den Einsatz der richtigen Technologie gelöst werden. Hierzu lohnt sich ein genauer Blick auf den CNC-Prüfstand von Ventil – und seine Besonderheiten.

Zeitersparnis bei Druckprüfungen

Jede Prüfung besteht aus Abwicklung, Einrichten der Prüfungen und Wartezeit. Die Kombination dieser Vorgänge führt zu einer Zykluszeit, die im Idealfall der Zeit für die Herstellung einer einzigen Armatur in der Fabrik entspricht. Die Abwicklung kann jedoch durch die Automatisierung von Arbeitsschritten, die Integration von ergonomischen Werkzeugen für den Bediener oder die Integration von Robotern verbessert werden. Heute liegt die Amortisationszeit für die Integration eines Roboterarms zum Be- und Entladen zwischen ein und drei Jahren – je nach Anwendung und Ventilgröße.

Eine kluge Verfahrensweise wird die Gesamtzykluszeit auf jeden Fall optimieren. Die ideale Konfiguration wäre eine Prüfzelle, die aus einem Prüfstand und einem Roboterarm besteht, der mit Armaturen beladen werden kann und die Prüfung jedes einzelnen Ventils ohne menschliches Eingreifen durchführen kann.

Ein wesentlicher Vorteil: Er kann rund um die Uhr laufen. Noch wichtiger ist aber, dass die Robotersoftware in die von Ventil selbst entwickelte CNC-Ventilprüfsoftware integriert ist, die von jedermann angewendet werden kann, ohne dass eine komplexe Schulung erforderlich ist.

Das Einrichten eines Tests besteht in der Regel aus mehreren Prozessschritten im Prüfstand, die die Prüfung selbst erleichtern – wie zum Beispiel durch die Integration eines Shuttles zum Beladen des Ventils und einer Spannstation zum Herstellen einer leckdichten Abdichtung sowie durch das automatische Öffnen und Schließen des geprüften Ventils zwischen Gehäuse- und Sitzprüfungen. Diese Schritte machen im Allgemeinen 40 Prozent der Zykluszeit aus und können durch Automatisierung problemlos verkürzt werden: Wartezeiten für einen Bediener entfallen, die Geschwindigkeit der Vorgänge selbst wird erhöht und Verbrauchsmaterialien werden geschickt eingesetzt, um ihre Lebensdauer zu verlängern und Produktionsunterbrechungen zu reduzieren. Die ‚self‘- and ‚energized seals‘ von Ventil sind ein gutes Beispiel dafür, wie kluges Design direkt die Produktivität steigern kann.

Die Wartezeit richtet sich im Allgemeinen nach der jeweiligen Prüfnorm. So gibt die Norm EN12266 die Prüfzeiten je nach Ventilgröße vor: 15 Sekunden, 1 Minute, 2 Minuten usw. Dieselbe Norm lässt aber auch eine kürzere Prüfzeit zu, sofern der Nachweis erbracht werden kann, dass das Prüfergebnis repräsentativ ist, und zwar auf der Grundlage von Statistiken oder technischen Methoden. Genau hier liegt das größte Potenzial für eine Zeitersparnis.

Effizienter Einsatz von Arbeitskräften

Die weltweit ersten Prüfstände mit Spannstationen wurden entwickelt, um den Arbeitsaufwand für die Herstellung einer temporären Dichtung ohne Blindflansche zu reduzieren. Diese Zeitersparnis steigert unmittelbar die Produktivität und rechtfertigt die Investition in einen Prüfstand. Mittlerweile wird es immer schwieriger, Arbeitskräfte für den Produktionsbereich zu gewinnen, außerdem steigen die Arbeitskosten. Daher sollten die verfügbaren Arbeitskräfte effizient für die Aufgaben eingesetzt werden, für die sie benötigt werden. Für den Prüfstand bedeutet dies, dass die Arbeitsschritte automatisiert werden – und das wiederum ermöglicht es, Arbeitskräfte für andere Tätigkeiten einzusetzen. Ein noch interessanterer Vorschlag ist aber die Einführung von Prüfständen mit mehreren Stationen, insbesondere im Hinblick auf deren Multi-Thread-Funktionalität.

Prüfstände mit mehreren Stationen erlauben es einem Bediener, an mehreren Stationen gleichzeitig zu arbeiten, wodurch die Leistung erhöht wird. Die Multi-Thread-Funktion ermöglicht es dem Bediener, unabhängig voneinander an jeder Station einen individuellen Test zu starten, wobei sich die Stationen gemeinsame Ressourcen wie Druckpumpen teilen. Dieses Konzept gestattet es dem Bediener, sich auf wichtige Aufgaben zu konzentrieren, ohne dass in mehrere Prüfstände investiert werden müsste. Ein bedeutender Vorteil des Multi-Station-Konzepts von Ventil ist die Möglichkeit, Stationen für zukünftige Kapazitätserweiterungen nachzurüsten.

Daten nutzen, um Mehrwerte zu schaffen

Der Wert einer Prüfung beschränkt sich nicht auf ein Ergebnis von „bestanden“ oder „nicht bestanden“. Sie ist vielmehr der erste Schritt zur Digitalisierung der Armaturenindustrie und stellt eine grundlegende Datenquelle für die Erstellung digitaler Produktpässe dar. Die Datenerfassung erweist sich als eine Schlüsseltechnologie, die es Armaturenherstellern ermöglicht, von Smart Contracts zu profitieren und in naher Zukunft wettbewerbsfähig zu bleiben.

Erfasste Daten sind aber auch ein wichtiges Instrument zur Diagnose von Produktionsprozessen und zur Vorhersage von Wartungsarbeiten. So kann der inkrementelle Druckverlust bei einer geprüften Charge zur Vorhersage des Werkzeugverschleißes in einer Dreh- oder Frässtation verwendet werden. Er könnte auch auf eine Verschiebung der Wartungsintervalle für den Prüfstand selbst hinweisen. Diese Art von Schlussfolgerungen ist die grundlegende Philosophie hinter Investitionen in Industrie 4.0. Der auf Qualität basierende Werkszustand wird von dem produzierten Ventil selbst erfasst. Ventil entwickelt die CRS 2.0-Ventilprüfsoftware daher kontinuierlich weiter, um eine erweiterte Maschinenüberwachung zu ermöglichen, neue Datenpunkte zu integrieren, neue Daten zu erfassen und neue Schlussfolgerungen zu ermöglichen.

Präsentation des CNC-Druckprüfstandes

2024 hat Ventil das erste Exemplar einer Serie des „ultimativen CNC-Druckprüfstands“ in Betrieb genommen. Es handelt sich um einen Zwei-Stationen-Prüfstand, der vollständig in eine automatisierte Schweißzelle integriert ist. Für die Bedienung des Prüfstands, der eine durchschnittliche Zykluszeit von 94 Sekunden pro Station aufweist, ist kein menschliches Eingreifen erforderlich. Diese Zykluszeiten sind um 90 Prozent kürzer als bei einem herkömmlichen Prüfstand, was durch die Prüfung mit Formiergas in Kombination mit der richtigen Wasserstoffmessausrüstung und Robotertechnik erreicht wird.

Die gesamte Prüfung findet in einer hochbelastbaren Prüfkammer statt, um die Sicherheit zu gewährleisten und ideale Messbedingungen zu schaffen. Die gesamte Systemintegration erfolgt durch Ventil, und alle diese Systeme werden mit der intuitiven CRS 2.0-Software bedient. Dies ist die Zukunft der automatisierten Druckprüfstände, die bereits heute hergestellt werden.

Über Ventil

Ventil ist ein Hersteller von Druckprüfständen und Reparaturwerkzeugen für Armaturen und Druckgeräte. Der Hauptsitz des Unternehmens befindet sich in den Niederlanden, mit Produktionsstandorten in den Vereinigten Staaten und den Vereinigten Arabischen Emiraten sowie Vertriebs- und Serviceniederlassungen in der ganzen Welt. Mit rund 120 Mitarbeitern weltweit verfügt Ventil über eine globale Präsenz und ein umfangreiches Know-how im Armaturenbereich. Der Beitrag des Unternehmens zu internationalen Normen und seine Verbindungen zu Endnutzern, Herstellern, Dienstleistungsunternehmen und Dritten sind einzigartig auf dem Markt und geben den Mitarbeitern eine einzigartige Perspektive auf Armaturen und die Prüfung von Ventilen.

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