STEYR. Flurförderzeuge mit Brennstoffzellen sind neben batteriebetriebenen Flurförderzeugen ein Zukunftsthema für die Mobilität in der Logistikbranche. Die Bereitstellung von Energie für den Antrieb basiert auf dem Energieträger...


Wasserstoff. Die Produktion der Brennstoffzellensysteme verlangt äußerste
Präzision und hohe Sicherheitsstandards. Brennstoffzellensysteme werden fast
ausschließlich mithilfe manueller Fertigungsverfahren hergestellt das sich
negativ auf die Herstellkosten auswirkt. Im internationalen Forschungsprojekt
INLINE entwickelten Projektkoordinator PROFACTOR mit vier Partnern –
darunter das Industrieunternehmen Fronius, ElringKlinger und OMB - das Design
für eine Produktionslinie, in der Brennstoffzellensysteme semiautomatisch
gefertigt werden können. Das Design der Fertigungslinie umfasst neben
Assistenzsystemen bei der Montage und Überwachung dieser, auch eine
vollautomatische Endprüfung, welche für eine Steigerung der Effizienz in der
Herstellung wesentlich beitragen.

Das dreijährige EU-Forschungsprojekt läuft noch bis Jänner 2020, die zur Projekthälfte
Durchgeführte. Evaluierung durch den Fördergeber verliefen positiv und das Projekt
kann laut Projektplan weitergeführt werden. PROFACTOR koordiniert das Projekt,
einer der Industriepartner ist die Fronius International GmbH. Das Unternehmen
entwickelt Lösungen um mit Hilfe von Wasserstoff erneuerbare Energieüberschüsse zu
speichern und damit die Sektoren Strom, Wärme und Mobilität zu koppeln und zu
dekarbonisieren. Daher steht die Anwendung von Elektrolyse und Brennstoffzellen im
stationären und mobilen Bereich im Fokus, wobei SOLH 2 UB als dezentraler
Knotenpunkt für Sonnenenergie dient. „Wir haben die bestehenden
Produktionsprozesse mit dem Forschungspartner KIT analysiert und daraus
Simulationsmodelle für eine effizientere Montagelinie entwickelt, welche die Taktzeiten
reduzieren und gleichzeitig die Qualität in der Montage erhöhen können“ sagt Mathias
Griesbaum, Projektleiter für das Projekt INLINE bei Fronius.

Ein Endoskop inspiziert Querbohrungen, die für die Dichtheit relevant sind
PROFACTOR entwickelte für den Durchflussregler im Tankventil, der die Zufuhr von
Wasserstoff zum Brennstoffzellenstack regelt, ein automatisches Inspektionsmodul. Es
basiert auf einer endoskopischen Kamera, die in kleinsten Querbohrungen des Bauteils
allfällige und sicherheitsrelevante Grate oder andere Schäden innerhalb weniger
Sekunden detektiert, die mit freiem Auge nicht zu erkennen sind. Die vom
Projektpartner OMB Saleri S.p.A. gefertigten Bauteile sind wesentlicher Bestandteil im
Sicherheitssystem des Brennstoffzellensystems und bedürfen einer zuverlässigen
Endkontrolle. Die Grundlagen für diese Endoskop-Inspektion hat PROFACTOR unter
anderem bei der Kontrolle von Bohrlöchern in den Tragflächen von
Verkehrsflugzeugen entwickelt.

Komponenten und Prozesse werden optimiert
Abgesehen von den Komponenten zur Qualitätsprüfung werden in diesem Projekt
Sensoriken entwickelt, mit welchen die Montageprozesse einzelner Baugruppen des
Brennstoffzellensystems kontrolliert werden. Eine „Smart Camera“ beobachtet den
Fertigungsmitarbeiter bei der Montage der hochempfindlichen Batteriemodule. Es
entdeckt Fehler bei der Montage und warnt den Fertigungsmitarbeiter rechtzeitig bevor
ein Schaden entstehen kann.

Intelligente Assistenzsysteme unterstützen die Fertigungsmitarbeiter
Ein weiteres von PROFACTOR entwickeltes Modul assistiert den Fertigungsmitarbeiter
bei der Montage der elektronischen Komponenten. Dabei werden dem
Fertigungsmitarbeiter mittels Projektionen die optimalen Montageschritte angezeigt.
Dieses Modul verhindert Montagefehler und verkürzt zeitintensive Einschulungs- und
Einarbeitungszeiten wesentlich. Dem Fertigungsmitarbeiter assistiert zudem ein
kollaborativer Roboter: Er ermöglicht, dass Maschine und Mensch gleichzeitig am
selben Fertigungsteil gemeinsam arbeiten.

Intelligente Prüfung verkürzt Endkontrolle um die Hälfte
Die Endkontrolle des Brennstoffzellensystems nimmt einen Großteil der gesamten
Produktionszeit des Brennstoffzellensystems in Anspruch. Die Prüfzeit konnte durch
eine Teilautomatisierung beim Hersteller Fronius bereits um die Hälfte verkürzt werden.

PROFACTOR setzt dabei Machine Learning Methoden ein, die im Lauf des Projekts
noch weiterentwickelt werden. Dabei wird der Fokus daraufgelegt, das Prüfsystem
immer intelligenter und damit effizienter und exakter werden zu lassen.

Ergebnisse sind ein Quantensprung für Hightech-Fertigung
Christian Eitzinger, Teamleiter Machine Vision betont die Wirtschaftlichkeit, die in der
verbliebenen Laufzeit des Projekts nochmals gesteigert werden: „Das Projekt setzt sich
im letzten Jahr das Ziel, die Zykluszeit für die Produktion des gesamten
Brennstoffzellen-Systems um 80% zu reduzieren. Das ist für diese
hochtechnologischen Produkte ein Quantensprung.“