Digitalisierung und Visualisierung bei ThyssenKrupp Rothe Erde (TKRE)

Seit 160 Jahren fertigt TKRE Groß- und Drahtwälzlager, Lenkkränze und nahtlos gewalzte Ringe an, die unter anderem in Windkraftanlagen eingesetzt werden.

Das Werk in Dortmund ist in drei Produktionslinien aufgeteilt. Darunter zählen jeweils ein Schmiede- und Vergütebereich und ein Bereich für zentrale mechanische Bearbeitung, in denen Ringe produziert und weiterverarbeitet werden. Die verschiedenen Produktionslinien unterscheiden sich im Automatisierungsgrad und in der Größe der herzustellenden Ringe. Alle Linien zusammengenommen verfügen über insgesamt 24 Schmiede- und 24 Vergüteöfen.

Um die Ringe herzustellen, die unter anderem für den Bau von Windrädern, aber auch für Zahnräder oder Bohrrohrverbinder be-
nötigt werden, wird als erstes ein zylindrischer Rohling aus Metall auf das gewünschte Maß zurechtgesägt und mit Chargiermaschinen (ähnlich wie ein Gabelstapler, nur viel größer) in die Öfen mit einer Betriebstemperatur von 1280 °C gestellt. Haben die Rohlinge eine bestimmte Hitze erreicht (nach bis zu 30 Stunden im Ofen), werden sie mit einer bis zu 6000t-Presse zusammenpresst. Danach erfolgt das Ausstanzen der gewünschten Lochgröße. Im Anschluss wird die Lochscheibe durch einen radial-axialen-Walzvorgang zu einem nahtlos gewalzten Ring geformt.

Je nach Kundenwunsch kann der gewalzte Ring anschließend noch wärmebehandelt werden. Hierbei wird der Ring erneut erwärmt und je nach Vorgabe in einem Wasser- oder Ölbecken abgekühlt. Der Unterschied liegt in der Haltbarkeit der Ringe. Durch das Eintauchen im Ölbecken erhält das Material einen besseren Korrosionsschutz. Im letzten Schritt wird der Ring mechanisch bearbeitet, um z. B. eine Ringmatrize millimetergenau herzustellen. Die angefertigten Ringe wiegen zwischen 500 kg und 30 t und verfügen über einen Durchmesser von bis zu acht Metern.

Um einen reibungsloseren Ablauf zu generieren und die Visualisierung im Schmiedebereich und in der Vergüterei zu erneuern, ist INP seit 2015 in diesem Projekt tätig. Einer der ersten Schritte war die Digitalisierung des sogenannten „Ofenbuches“ in dem alle Daten der Rohlinge und ihre genaue Verarbeitung dokumentiert werden, denn bisher wurde dies tatsächlich immer noch handschriftlich festgehalten.

Durch die Digitalisierung und eine zusätzlich eingebaute Schnittstelle zum bestehenden SAP-System, ist die handschriftliche Dokumentation entfallen und alle benötigten Daten werden nun ganz einfach in die Visualisierung übertragen.

Die kontinuierliche, kundenspezifische Weiterentwicklung des „Ofenleitsystems“ erleichtert nicht nur die Bedienung der Anlage, sondern auch die schnelle Nachvollziehbarkeit der Daten, die wiederum für eine schnellere Planung hilfreich sind.

Seit 2019 werden nun auch die Gaszähler der Öfen ausgelesen und die Daten in einer Datenbank gesammelt. Auf dieser Grundlage implementierten wir ein Energiemanagementsystem (EnMS), womit die Daten zur Verfügung gestellt werden. Dadurch können die Verbräuche der Öfen schnell verglichen, analysiert und so die Ofenplanung optimiert werden.

Ich selbst bin seit 2016 im Projektteam und habe dort zwei Praxisarbeiten und meine Bachelorarbeit absolviert. Nach meinem Studium 2017 übernahm ich weitere Projektierungsaufgaben und die Angebotserstellung. Nach meiner Rolle als technischer Ansprechpartner bin ich nun Projektleiter für den Kunde TKRE Dortmund. Für mich beinhaltet dieses Projekt eine spannende und abwechslungsreiche Arbeit, da die Weiterentwicklung des „Ofenleitsystem“ kein Produkt von der Stange ist, sondern speziell auf die Kundenwünsche programmiert wurde.

Die unterschiedlichen Schnittstellen und Tätigkeiten (wie z. B. die Anbindung an das SAP-System, die Implementierung einer Teileverfolgung oder eines Energiemanagementsystems) machen das Projekt vielseitig und stellen uns immer wieder vor neue Herausforderungen. Neben diesen Themen bietet das Walzwerk weiterhin ein hohes Optimierungs- und Automatisierungspotenzial. Deshalb sind Studenten mit ihren innovativen Ideen und Studien- und Bachelorarbeiten immer gerne gesehen.