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Bopla fertigt nicht nur seine Gehäuse, das Unternehmen übernimmt auch die mechanische Bearbeitung, Bedruckung, Elektronikintegration, die Montage und Baugruppentests. Dies nutzte die F&M Werkzeug- und Maschinenbau GmbH, um Smartblick zu realisieren.

Mit der Smartblick-Technologie entwickelte F&M Maschinenbau (F&M), ein Berliner Start-up mit viel Zerspanungs-Know-how, ein Konzept, mit dem sie die Auslastung eines heterogenen CNC-Maschinenparks stetig im Blick behalten. Das System zeigt Störungen und Stillstände sofort an, was dem Betreiber ermöglicht, frühzeitig gegenzusteuern.

Smartblick setzt sich aus einer Smartbox, Sensoren inklusive Signalkabel, Netzstromadapter sowie einem Softwaretool zur Auswertung und Darstellung der Messdaten zusammen. Erfinder Martin Müller-Turner von F&M erklärt: „Die Hauptschlagader bei allen Maschinen ist die Stromversorgung der Hauptspindel. Hier setzen wir an. Smartblick nutzt den Hall-Effekt als Messprinzip. Die Sensoren erfassen den Strom, der durch die Stromzufuhren fließt, und damit ein magnetisches Feld um den Leiter herum erzeugt. Dieses Feld induziert eine Spannung im Smartblick-Sensor, die die Software auswertet. Dazu wird die Smartbox mit ihren Sensorklemmen einfach an die Stromleitung der Hauptspindel bzw. der relevanten Maschinenantriebe angeschlossen.“

Die Smartblick-Sensorik zeigt differenziert an, ob und wann die Hauptspindel der Maschine steht, mit welcher Drehzahl gerade gearbeitet wird und welche Leistung die Spindel aktuell abruft. Aufgrund dieses Prinzips funktioniert Smartblick bei Maschinen jeden Bautyps und Alters – solange ihre Motoren die Polpaarzahl 2 besitzen und ihre Synchrondrehzahl 18.000 min–1 sowie einen maximalen Strom von ±100A AC/DC nicht übersteigen.

Das Herz von Smartblick ist die Smartbox. In ihr steckt die Intelligenz: ein Analog/Digital-Encoder und entsprechende Prozessoren für die Signalverarbeitung, -analyse und -interpretation. Die Smartbox tastet den Stromverlauf der Maschine ab, digitalisiert, speichert und verarbeitet die Daten und überträgt sie sicher in die Cloud. Sie zeigt die Maschinenaktivität, den Energieverbrauch und optional die Bearbeitungsteil-Mustererkennung an.

Steuereinheit optimal geschützt dank robuster Elektronikgehäuse

Doch bis die Smartbox einsatzfähig war, war es ein weiter Weg. „Wir sehen unsere Kernkompetenz in der Software- und Elektronikentwicklung und nicht in der Gehäusefertigung“, erklärt Jonas Burghardt, technischer Leiter Hardware Engineering bei F&M. Hubert Wolf, zuständig für den Bereich Systemlösungen bei der Bopla Gehäuse Systeme GmbH, ergänzt: „F&M war auf der Suche nach einem geeigneten Gehäuse im Internet auf uns gestoßen und interessierte sich zunächst für ein Gehäuse unserer Intertego-Serie. Das erwies sich jedoch für die geplante Seriengröße von 500 bis 1.000 Smartboxen pro Jahr als unwirtschaftlich. Im Gespräch stellte sich heraus, dass sich das Alustyle-Profilgehäuse besser eignet.“

Basis der Gehäuse sind Aluminiumstrangpressprofile, die auf das individuell erforderliche Maß abgelängt und mit Aluminum- oder Zinkdruckgussdeckeln verschlossen werden. Die Profilvarianten geschlossen (ASP), horizontal geteilt (ASPH) oder einseitig offen (ASPU) machen das Gehäuse sehr flexibel. Glatte Profilseiten sind für Bedruckungen und Lasergravuren geeignet; vertiefte Profilseiten und Abschlussdeckel für Frontfolien und Folientastaturen. Für den IP-Schutz stehen abnehmbare oder scharnierte Deckel mit Dichtung zur Verfügung.

Dank der Profilbauform lassen sich Sonderlängen problemlos umsetzen. So auch bei dem Gehäuse für F&M. Basis ist das 187 mm breite und 54,6 mm hohe geschlossene Alustyle-Profilgehäuse ASP 1850 in Lichtgrau, das Bopla für die Smartbox in der Sonderlänge von 141 mm fertigte. Für den Einsatz im Schaltschaltschrank der überwachten Maschine ist auch eine gute EMV-Abschirmung gewährleistet und kann mit optional verfügbaren EMV-Dichtung verstärkt werden.

Jonas Burghardt, technischer Leiter Hardware Engineering, F&M

Das Gehäuse war also gefunden und nicht nur das, freut sich Jonas Burghardt: „Für uns ist es eine große Unterstützung, dass Bopla nicht nur das Gehäuse bietet, sondern auch alle erforderlichen Arbeitsschritte bis zum einsatzbereiten Gerät für uns übernimmt. So müssen wir nicht für jeden Schritt einen neuen Partner suchen und werden zudem immer bestens beraten.“

Bopla fertigte also 1.000 auslieferbereit verpackte Alustyle-Gehäuse inklusive mechanischer CNC-Bearbeitung, Digitaldruck mit zusätzlicher Klarlackschicht und der Integration der gesamten Elektronik sowie der Montage der Smartbox und einem abschließenden Baugruppentest.

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Die Baugruppentests führte Bopla nach Vorgaben von F&M durch. Dazu wurde im ersten Schritt das Board hinsichtlich korrekter Kontakte, Spannungspegel, Stromaufnahme und Kurzschlüsse überprüft. Im nächsten Schritt erfolgte ein Test der Board-Funktionalitäten, darunter beispielsweise die Kontrolle der Datenerzeugung und Abholung vom System on Module. Ebenfalls getestet wurde die ordnungsgemäße Funktion der LEDs.

Der Weg zum individuellen Elektronikgehäuse

„Die Zusammenarbeit und Kommunikation mit Bopla liefen hervorragend. Unklarheiten wurden direkt und schnell aufgelöst“, sagt Jonas Burghardt und gibt ein Beispiel: „Wir hatten bei unserer ersten Designidee für die Smartbox eine Buchse für die externe Stromversorgung an einer ungünstigen Stelle vorgesehen. Bopla wies uns darauf hin und unterbreitete gleich einen Lösungsvorschlag, der das Problem auf elegante Art behob.“

Auch bei der Bedruckung konnte das Bünder Unternehmen eine passende Lösung anbieten: F&M wünschte sich eigentlich eine Bedruckung mit Tampon-Druck. Der kam jedoch aufgrund der Gehäusegestaltung nicht in Frage. Daher erhielten Gehäuse und Anschlusskomponenten ihre farbliche Gestaltung mittels Digitaldruck. Dabei sorgt eine zusätzliche Klarlackschicht für einen besseren Halt der Bedruckung.

F&M war mit der Zusammenarbeit so zufrieden, dass auch die nächste Generation der Smartbox bei Bopla gefertigt werden wird. „Dann soll Bopla noch mehr Beschaffungsaufgaben übernehmen, was es für uns noch attraktiver macht, alles aus einer Hand zu bekommen“, erklärt Jonas Burghardt.

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