Siemens SPS-Lösungen für die Automobilteilefertigung: Vom Stanzen bis zur Montage

Die Automobilindustrie fordert Präzision, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit in jedem Produktionsschritt. Vom ersten Stahlblech in der Stanzpresse bis zur letzten Schraube in der Montage muss jeder Arbeitsgang strenge Qualitätsstandards erfüllen. SPS-Systeme (Programmable Logic Controller) von Siemens sind zum Rückgrat der modernen Automobilteilefertigung geworden und bieten fortschrittliche Steuerungslösungen, die Prozesse optimieren, die Qualität verbessern und Kosten senken. In diesem Blog untersuchen wir anhand realer {{3}Weltdaten und praktischer Anwendungen, wie Siemens PLC die Automobilproduktion vom Stanzen bis zur Montage transformiert.

Siemens SPS-Lösungen für den Stanzprozess in der Automobilindustrie

Das Automobilstanzen ist die Grundlage der Teilefertigung, bei der rohe Metallbleche in Karosserieteile, Halterungen und Strukturkomponenten umgewandelt werden. Dieser Hochgeschwindigkeitsprozess erfordert eine präzise Steuerung von Pressen, Zuführungen und Materialhandhabungssystemen, um eine gleichbleibende Qualität und minimalen Abfall sicherzustellen.

Präzise Steuerung für Hochgeschwindigkeitspressen

Siemens-SPS-Systeme, insbesondere die Serie SIMATIC S7-1500, bieten unübertroffene Rechenleistung für Stanzvorgänge. Mit einer Befehlsausführungsgeschwindigkeit von 1 ns und PROFINET-Kommunikation, die Zykluszeiten von nur 31,25 μs unterstützt, kann die Siemens-SPS mehrere Pressenlinien mit einer Genauigkeit im Submillimeterbereich synchronisieren. Diese Präzision ermöglicht es Automobilherstellern:

• Steuern Sie Servozuführungen mit einer Positionierungsgenauigkeit von ±0,1 mm für eine gleichmäßige Materialplatzierung
• Passen Sie die Presskraft in Echtzeit an, um verschiedene Materialien zu verarbeiten (von 0,8 mm dünnem Aluminium bis zu 3,0 mm dickem, hochfestem Stahl).
• Optimieren Sie die Produktionszykluszeit um 20-30 % im Vergleich zu herkömmlichen relaisbasierten Systemen

Ein führender europäischer Automobilzulieferer implementierte die SPS S7-1500 von Siemens in seinem Stanzwerk und reduzierte die Zykluszeiten der Presse von 8 Sekunden auf 6,2 Sekunden, wodurch die Produktionsleistung um 22,5 % gesteigert wurde und gleichzeitig die Qualität zu 100 % eingehalten wurde.

Sicherheit und Qualitätssicherung beim Stanzen

Stanzpressen arbeiten mit enormer Kraft (bis zu 2.500 Tonnen bei großen Platten), sodass Sicherheit oberste Priorität hat. Die Sicherheits-SPS von Siemens (SIMATIC S7-1500F) integriert Sicherheitsfunktionen direkt in das Steuerungssystem, sodass keine separaten Sicherheitsrelais erforderlich sind und die Reaktionszeiten verkürzt werden<10 ms for emergency stops. Key safety features include:

• Zweikanalige Sicherheitseingänge zur Überwachung von Lichtvorhängen, Not-Aus-Schaltern und Zweihand-Bedienstationen
• Sichere Bewegungssteuerung, die die Pressengeschwindigkeit während Einrichtungs- und Wartungsarbeiten begrenzt
• Automatische Abschaltung der Presse bei Erkennung einer Materialfehlausrichtung, wodurch Werkzeugschäden verhindert und der Ausschuss um 35 % reduziert wird.

Die Qualitätskontrolle ist durch die Echtzeitüberwachung kritischer Parameter in die SPS-Systeme von Siemens integriert. An die SPS angeschlossene Sensoren messen:

• Materialdickenschwankungen (Erkennung von Abweichungen ab 0,02 mm)
• Stempeldruck und -position sorgen für einheitliche Teileabmessungen
• Die Temperatur, um Probleme mit der Wärmeausdehnung zu vermeiden

Siemens PLC in Montagelinien für Automobilteile

Sobald die Stanzteile hergestellt sind, gelangen sie zu Montagelinien, wo sie zusammengefügt, lackiert und für die Fahrzeugintegration vorbereitet werden. Die Montage erfordert flexible, anpassungsfähige Systeme, die mehrere Teilevarianten bei gleichzeitig hohem Durchsatz verarbeiten können. Die SPS-Lösungen von Siemens zeichnen sich in diesem Umfeld aus und bieten die Intelligenz, um komplexe Montageprozesse effizient zu verwalten.

Flexible Produktion mit Siemens SPS

Moderne Automobilhersteller müssen mehrere Fahrzeugmodelle auf derselben Linie produzieren, was einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Teilen und Konfigurationen erfordert. Die SPS von Siemens ermöglicht in Kombination mit dem TIA-Portal (Totally Integrated Automation) eine rezept-basierte Produktion, bei der Montagesequenzen als digitale Rezepte gespeichert werden, die in Sekundenschnelle abgerufen werden können. Diese Flexibilität ermöglicht:

• Umrüstzeiten um 75 % im Vergleich zu manuellen Programmiermethoden reduziert
• Unterstützung für bis zu 128 verschiedene Produktvarianten auf einer einzigen Montagelinie
• Integration mit Robotersystemen für eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine

Ein großer Automobilteilehersteller mit Sitz in den USA nutzte die S7-1200-SPS und das TIA-Portal von Siemens zur Modernisierung seiner Montagelinien, wodurch die Zeit für die Einführung neuer Produkte von 16 Wochen auf 4 Wochen verkürzt und die Kosten für die Softwarewartung um 80 % gesenkt wurden. Das System verarbeitet nun 12 verschiedene Komponententypen mit automatischem Wechsel in weniger als 2 Minuten.

Qualitätskontrolle und Rückverfolgbarkeit

Qualitätssicherung ist in der Automobilmontage von entscheidender Bedeutung, da selbst geringfügige Mängel zu Sicherheitsproblemen und kostspieligen Rückrufen führen können. Die SPS-Systeme von Siemens bieten eine durchgängige Rückverfolgbarkeit durch:

• Verfolgung jeder Komponente mit eindeutigen Kennungen (Barcodes oder RFID-Tags) vom Stanzen bis zur Endmontage
• Überprüfung der Drehmomentwerte für jede Schraube (Genauigkeit ±2 %) mithilfe von Siemens-SPS-angeschlossenen Drehmomentsensoren
• Durchführung einer 100-prozentigen Inline--Inspektion kritischer Abmessungen mit Bildverarbeitungssystemen, die in das Siemens-SPS-Netzwerk integriert sind

Ein Automobilmontagewerk implementierte die SPS-basierte Rückverfolgbarkeit von Siemens und reduzierte Garantieansprüche innerhalb von sechs Monaten um 40 %, da das System fehlerhafte Komponenten identifizierte und aussortierte, bevor sie den Kunden erreichten.

Praxisnahe-Fallstudie: Siemens PLC transformiert die Automobilkomponentenfertigung

Schauen wir uns eine detaillierte Fallstudie an, die zeigt, wie SPS-Lösungen von Siemens den Betrieb eines deutschen Automobilteileherstellers, der auf Motorkomponenten spezialisiert ist, verbessert haben. Das Unternehmen sah sich mit der inkonsistenten Qualität des Stanzprozesses und den langsamen Umrüstzeiten in der Montage konfrontiert, was zu hohen Ausschussraten (12 %) und der Verfehlung von Produktionszielen führte.

Die Herausforderung

Der Hersteller musste:

• Reduzierung des Stanzausschusses von 12 % auf unter 5 %
• Reduzieren Sie die Zeit für den Montagewechsel von 4 Stunden auf 1 Stunde
• Verbessern Sie die Gesamtanlageneffektivität (OEE) von 65 % auf 85 %.
• Stellen Sie die vollständige Rückverfolgbarkeit aller Komponenten sicher, um die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu gewährleisten

Die SPS-Lösung von Siemens

Das Unternehmen implementierte ein komplettes Automatisierungspaket von Siemens, einschließlich:

• SIMATIC S7-1500 SPS zur Stanzliniensteuerung mit integrierten Sicherheitsfunktionen
• SIMATIC S7-1200 SPS für Montagestationen mit Rezepturverwaltung
• TIA Portal für einheitliche Programmierung, Simulation und Diagnose
• PROFINET-Netzwerk für Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen allen Geräten

Detaillierter Testprozess

Vor der vollständigen Bereitstellung führte das Siemens-Team strenge Tests durch, um die Lösung zu validieren:

• Stanzpräzisionstest:Die Siemens S7-1500-SPS wurde für die Steuerung einer 1.200-Tonnen-Presse mit Servovorschub programmiert. Das System wurde mit 1,2 mm dicken 304-Edelstahlblechen getestet und die Genauigkeit der Materialpositionierung bei 1.000 Zyklen gemessen. Die Ergebnisse zeigten einen Positionierungsfehler von ±0,08 mm, der deutlich innerhalb der erforderlichen Toleranz von ±0,2 mm liegt.
• Umstellungssimulation:Mithilfe der Simulationstools von TIA Portal wurde der Umrüstprozess der Montagelinie 50 Mal getestet. Das SPS-Rezeptsystem von Siemens reduzierte die Umstellungsschritte von 28 manuellen Anpassungen auf 4 automatisierte Schritte und verkürzte die Zeit von 240 Minuten auf 58 Minuten.
• Validierung der Rückverfolgbarkeit:Jede Komponente wurde mit einem einzigartigen QR-Code gekennzeichnet. Das SPS-System von Siemens verfolgte 10.000 Komponenten während des gesamten Produktionsprozesses mit 100 % erfolgreicher Rückverfolgbarkeit und ohne Datenverlust.

Beeindruckende Ergebnisse

Nach der Implementierung der Siemens-SPS-Lösung erreichte der Hersteller:

• Die Stanzausschussrate wurde von 12 % auf 3,8 % reduziert (Verbesserung um 68 %).
• Montagezeit verkürzt sich von 4 Stunden auf 58 Minuten (Reduzierung um 75,8 %)
• OEE stieg von 65 % auf 88 % (23 % Verbesserung)
• Die Produktionsleistung stieg ohne zusätzliche Arbeitskosten um 28 %
• Die Amortisationszeit für die Siemens PLC-Investition betrug nur 7 Monate

Das Ergebnis

Der Werksleiter erklärte: „Das Siemens-SPS-System hat unsere Abläufe verändert. Wir produzieren jetzt qualitativ hochwertigere Komponenten schneller und effizienter als je zuvor. Allein die Rückverfolgbarkeitsfunktionen haben uns einen Wettbewerbsvorteil verschafft, da unsere Kunden die Transparenz und Zuverlässigkeit unserer Produkte schätzen.“

Warum sollten Sie sich für die SPS von Siemens für die Produktion von Automobilteilen entscheiden?

Siemens PLC bietet einzigartige Vorteile für den Automobilbau, die ihn von der Konkurrenz abheben:

Siemens PLC für das Automobilstanzen und Siemens PLC für die Fließbandautomatisierung sind nicht nur Schlagworte-sie stehen für bewährte Lösungen, die messbare Ergebnisse für Hersteller weltweit liefern. Ganz gleich, ob Sie Karosserieteile, Motorkomponenten oder Innenteile herstellen, Siemens-SPS-Systeme bieten die Kontrolle, Flexibilität und Zuverlässigkeit, die Sie benötigen, um in der schnelllebigen Automobilindustrie wettbewerbsfähig zu bleiben.

Abschluss

Vom Stanzen bis zur Montage verändern die SPS-Lösungen von Siemens die Fertigung von Automobilteilen durch präzise Steuerung, flexible Produktion und umfassende Qualitätssicherung. Mit realen Daten-, die eine Reduzierung des Ausschusses um bis zu 68 %, eine Verkürzung der Umrüstzeit um 75 % und eine um 23 % verbesserte OEE belegen, ist klar, warum führende Automobilhersteller bei ihren Produktionsanforderungen auf Siemens PLC vertrauen.

Wenn Sie Ihren Prozess zur Herstellung von Automobilteilen optimieren möchten, sollten Sie Siemens PLC als Ihre Steuerungslösung in Betracht ziehen. Mit Siemens S7-1500 für Hochleistungsanwendungen, Siemens S7-1200 für kleinere Stationen und TIA Portal für nahtlose Integration können Sie in Ihrem gesamten Betrieb höhere Produktivität, bessere Qualität und niedrigere Kosten erzielen. Bei der Siemens-SPS für die Produktion von Automobilteilen geht es nicht nur um Automatisierung, sondern auch um den Aufbau einer intelligenteren und effizienteren Zukunft für die Automobilindustrie.