Projekte
Kostensenkungsprojekt Weichenverschluss
Ausgangslage
- Weichenverschluss CKA12 ist zu teuer
- Bei Verschleiss der Gleitfläche muss der komplette Träger gewechselt werden
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Grundlage dieses Projektes war der im Einsatz bewährte Weichenverschluss CKA12 von
Siemens Mobility. Der Verschluss ist mechanisch top, jedoch auch sehr teuer, Ziel
war es also die Kosten zu senken bei gleicher oder höherer Zuverlässigkeit. Bisher
wurden die Träger (siehe Bild) aus gegossener Aluminiumbronze gefertigt. Dieses
Material hat ausgezeichnete Notlaufeigenschaften und eine hohe Zugfestigkeit, ist
jedoch sehr kostenintensiv. Jeder gegossene Träger musste zudem auf Risse und Lunker
geprüft werden, was die Kosten weiter erhöhte. Ein weiteres Problem war, dass der
komplette Träger ausgewechselt werden musste, sobald die Gleitfläche verschlissen
war, selbst wenn der Rest noch viele Jahre im Einsatz hätte bleiben könne.
Problemlösung
- Materialwechsel: Von Aluminiumbronze zu Stahl S355J2+N
- Neues Fertigungsverfahren vom Rohling: Von Guss- zu Schmiedeteil
- Konstruktion einer auswechselbaren Gleitfläche
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Mein Ansatz war eine Kombination aus Materialwechsel und einem neuen
Fertigungsverfahren. Die neuen Träger des CKA12 werden jetzt aus günstigem und
robustem S355J2+N geschmiedet. Die Zugfestigkeit sowie die Kerbschlagzähigkeit sind
bei diesem Material besser oder gleich gut wie Aluminiumbronze. Um die sehr gute
Gleiteigenschaft der Aluminiumbronze weiter nutzen zu können, entwickelte ich eine
geschmiedete Gleitplatte, welche in den Stahlträger geschraubt wird. Diese kann bei
Bedarf einfach gewechselt werden, um deren Zustand einfach zu Kontrollieren hat
diese eine Verschleissmarke. Das Wechseln der Gleitplatte geht schnell und einfach
direkt an der Weiche. Dies spart somit weitere Kosten, da bisher der komplette
Träger ersetzt werden musste. Nach einem Erfolgreichen Belastungstest bei der EMPA
in Dübendorf verfasste ich einen Zulassungsbericht für das BAV und dieser wurde ohne
Anmerkungen akzeptiert. Durch diese Massnahmen konnte der Preis eines Trägers um
300% reduziert werden. In diesem Preis sind die tieferen Wartungskosten noch nicht
mitgerechnet. Das Projekt war ein voller Erfolg und wird seit der Einführung 2016 so
verbaut.
Entwicklung eines schnelleren IML Roboters
Ausgangslage
- Zykluszeit des IML Roboter zu langsam
- Externe Prüfung der Eimer notwendig
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Bei den IML Robotern ist die Zykluszeit für den Kunden extrem wichtig. Der Gewinn
pro Produkt (in diesem Fall Eimer für Farbe) ist extrem klein, somit muss eine
hohe Stückzahl erreicht werden. Gleichzeitig sind viele Eimer nur für eine
Begrenzte Zeit im Angebot, da der Kunde regemässig seine Produkt umstellen will.
Somit kontaktierte mich der Kunde mit dem Wunsch die Zyklenzeit weiter zu
reduzieren, zudem aber auch die Qualitätskontrolle der Eimer bereits innerhalb des
Roboter zu machen. Bislang entnimmt der Roboter den fertigen Eimer, übergibt ihn
an eine Bügelstation zum einpressen des Eimerbügels und wird dann mit einer High
Speed Kamera auf Defekte untersucht und dann entweder auf das Gut- oder
Ausschuss-Förderband abgelegt.
Problemlösung
- Sequentielle Vorgänge in parallel laufende Aufgaben aufteilen
- Leerfahrten der Produkte im Roboter vermeiden
Weitere Informationen
Mein Lösungsansatz war, der Zyklus in mehrere parallel laufende Zyklen zu
unterteilen. Somit kann die Taktzahl erhöht werden ohne die einzelnen Schritte
unnötig zu beschleunigen, was die Zuverlässigkeit senken und den Verschleiss fördern
würde. So wird der fertige Eimer jetzt einer Zwischenstation übergeben, wodurch der
Entnahmearm des Roboters sofort wieder frei ist um den nächsten Eimer zu holen. Die
Zwischenstation übergibt den Eimer dann der Bügelstation und wird dadurch ebenfalls
wieder frei um den nächsten Eimer zu übernehmen. Anstelle den Eimer jetzt in der
Bügelstation zu prüfen (was rund 2 Sekunden dauern kann), wird dieser auf eine
separate Prüfstation gestellt und geprüft. Diese Prüfstation ist auf einer
Linearachse montiert und bringt den Eimer direkt zum Sortierer. Danach wird der
Eimer von einem Sortierer aufgenommen und je nach Prüfergebnis auf das korrekte
Förderband abgelegt. Durch diese Aufteilung des Prozesses, in mehrere parallel
laufende Vorgänge konnte die Zykluszeit massiv reduziert werden, ohne die einzelnen
Pneumatikzylinder und Servoachsen schneller fahren zu lassen. Im ganzen mussten
einige Achsen mehr eingebaut werden, was sich jedoch nur minimal auf die
Gesamtkosten des Roboters auswirkte und der Kunde für die deutlich schnellere
Zyklenzahl auch gerne bereit war zu zahlen. In diesem Projekt habe ich gelernt, dass
es wichtig ist bestehende Vorgänge kritisch zu Hinterfragen. Nur weil sich ein
Prozess bislang bewährt hat, heisst es nicht, dass dieser auch jedes Mal der
optimale Vorgang ist. Zudem hat dieses Projekt auch gezeigt, dass es sich lohnen
kann etwas mehr in die Konstruktion zu investieren und dafür den Kunden einen
grossen Mehrwert zu schaffen.
Wohnmobil
Im Zeitraum von April bis November 2019 habe ich bewusst eine Auszeit genommen um mir
einen lang ersehnten Traum zu verwirklichen. Der Umbau eines Busses zu einem
Campervan. Hierfür habe ich bereits im März einen schönen Bus der Post als Occasion
gekauft (Jg. 2013 mit Automatikgetriebe und 85’000km). Bei der Planung hatte ich
gewisse Wünsche, welche ich bislang in dieser Kombination noch nie in einem Campervan
fertig zum Kaufen sah.
- Full Size Bett, mindestens 160 x 200 cm mit richtiger Matratze
- Standheizung mit Dieselentnahme direkt vom Tank des Busses
- Kühlschrank mit Gefrierfach
- Solaranlage 300W
- Konventionelles Spülbecken
- Kein Umbau von Tisch/Sofa zu Bett notwendig
- Budget Innenausbau < 5000 CHF
Dieses Ziel konnte dadurch erreicht werden, dass ich die komplette Arbeit in
Eigenleistung erledigte und anstelle von teuren Campinglösungen versucht habe so viel
wie möglich mit weitaus günstigeren und qualitativ genau so hochwertigen
Standardartikeln zu lösen. Der Camper war bereits viele Tage im Einsatz und hat sich
sehr bewährt.
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Der Ganze Van ist mit 10cm dicker Isoliermatte gedämmt, zudem verhindert eine
Dampfsperre allfällige Kondensation an den kalten Metallteilen. Um dem Innenraum ein
angenehmes Klima und eine schöne Optik zu geben, habe ich den ganzen Van innen mit
Täfer verkleidet. Das Holz wurde hierbei nur Lasiert, bleibt also offenporig und hilf
die Luftfeuchtigkeit zu regulieren.
Das grösste Problem war das grosse Bett in den Van zu bekommen. Die Ladefläche ist
zwar 3.7m lang, jedoch nur 1.7m breit. Für mich mit meinen 1.9m Körpergrösse stand
somit ausser Frage quer zur Fahrtrichtung zu schlafen, wie es oft bei dieser Art von
Campervan gemacht wird. Somit habe ich ein Bett konstruiert, welches längs der
Fahrtrichtung liegt und im zusammengefahrenen Zustand nur 0.9m breit ist, und sich
dann zu einer Fläche von 1.7m x 2m ausfahren lässt. Wichtig war mir dabei, dass dieser
Vorgang auch schnell und einfach von einer einzelnen Person gemacht werden kann.
Lattenrost und Matrazen wurden anstelle von teuren Campingshops von Ikea bezogen, was
das Budget stark geschont hat.
Das Solarpanel wurde mit Aluwinkeln verschraubt um die Hinterlüftung des Panels zu
gewährleisten. Die Winkel selber wurden mit Spezialkleber direkt auf das GFK Dach
verklebt. Dies ist eine bewährte Methode aus dem Camperbau, mit der einzigen
Abweichung, dass ich die Aluminiumwinkel selber zugeschnitten habe, um eine flacheres
Profil zu haben.
Beim Kühlschrank musste ich von den Standardlösungen abweichen. Ein konventioneller
Campingkühlschrank in der gewünschten Grösse kostet schnell einmal über 1000.-, was
bei dem geplanten Budget unverhältnismässig schien. Somit entschied ich mich dazu
einen gewöhnlichen Haushaltskühlschrank zu verbauen und diesen mit einem
Wechselrichter zu versorgen. Da aber somit der Gesamtwirkungsgrad stark leidet, habe
ich die Elektronik modifiziert, dass der Termostat des Kühlschranks ebenfalls den
Wechselrichter steuert und somit keine Leerlaufverluste mit sich zieht. Dies konnte
den Stromverbauch effektiv halbieren und machte den Haushaltkühlschrank nur noch rund
10% weniger effizient als der extrem teure Campingkühlschrank.
Der letzte grosse Kostenpunkt war der Energiespeicher. Um dem Kühlschrank, Licht und
Heizung auch bei starker Bewölkung und somit nur minimalem Solarstrom einige Tage zu
betreiben können, berechnete ich, dass ich rund 1000Wh an Energie speichern muss. Um
dies auf einem so kleinen Raum wie möglich, sowie mit minimalem Gewicht zu tun,
entschied ich mich, anstelle einer Blei- eine Lithiumbatterie zu verwenden. Da aber
die fertig zu kaufenden Varianten in dieser Grösse über 1000.- kosten, habe ich mir
die dafür benötigten Zellen und Elektronik zum Selberbau aus China direkt vom
Hersteller gekauft. Dieser Hersteller beliefert auch Markennamen mit den gleichen
Zellen, somit hatte ich keine Bedenken diese direkt zu beziehen. Der Zusammenbau war
für mich denkbar einfach und ich konnte die ganze Batterie in vergleichbarer Qualität
und gleicher Kapazität für rund 300.- bauen.
Schlussendlich konnte das gesetze Budget sogar unterschritten werden. Die grossen
Einsparungen wurden alle dort gemacht wo ich erkannt habe, dass ich mit meinem Wissen
von Elektronik und Mechanik günstige Standardteile verwenden konnte, anstelle auf
teure Speziallösungen zurückzugreifen. Diese Erkenntnis lässt sich auch oft im
Arbeitsalltag als Ingenieur anwenden. Speziallösungen haben sicher ihren Platz für
Anwendungen wo das nötige Fachwissen nicht vorhanden ist, aber mit etwas Kreativität
und Geschick lassen sich oft deutlich günstigere Teile verwenden, die dank
Massenfertigung einen guten Qualitätsstandard erreichen und sehr leicht zu bekommen
sind.