An der Prozessüberwachung schrauben: Kontinuierlich möglich durch Sensorise‘ digitalisierte Messschrauben

Messschrauben sind in der Prozessüberwachung keine Neuheit – doch der bisherige Standard schwächte die Schrauben, da ein Hineinbohren erforderlich war, und ermöglichte nur wiederkehrende Messungen. Das Startup Sensorise hingegen ermöglicht die Digitalisierung von Maschinenelementen, die eine kontinuierliche Überwachung zulässt – und sich damit auch der Prozessoptimierung annähert.

Im Interview mit 5-HT berichtet Geschäftsführer und Gründer Cord Winkelmann von den Vorteilen einer kontinuierlichen Schraubenüberwachung.

Cord Winkelmann, einer der drei Geschäftsführer und Gründer von Sensorise

An der Digitalisierung von Maschinenelementen schrauben

„Wir digitalisieren Maschinenelemente, hauptsächlich Schrauben. Damit ermöglichen wir eine kontinuierliche Überwachung von Schrauben und allem, was mit den Schrauben zusammengehalten wird“, fasst Cord Winkelmann zusammen. „Wir können so beispielsweise Verschleißzustände und Prozesse überwachen.“

Es gibt die bislang bereits die Möglichkeit, Schrauben mittels Ultraschall zu überwachen. „Dabei handelt es sich jedoch um periodisch wiederkehrende und nicht um kontinuierliche Messungen.“ Es ist außerdem nötig, vor Ort zu sein. Leider ist nicht nachvollziehbar, wodurch die Lockerung der Schraube entstanden ist – ein Nachteil, den Sensorise mit seiner Technologie ausgleicht.

Auch Messschrauben an sich sind keine Neuheit mehr. In der Regel wird in die Schraubenmitte entlang der Schraubenachse ein Loch gebohrt und dort ein Dehnungsmessstreifen verklebt. „In diesem Fall gibt es immer eine Schwächung der Schraube, denn es wird Material von der Schraube weggenommen. Sensorise macht das eben nicht – unsere Schrauben haben die gleichen Festigkeitswerte wie eine unbearbeitete Schraube.“

Das Team von Sensorise (v.l.n.r.): Cord Winkelmann, Kaven Henry Yau Wong und Rodolfo Faria 

Am Toleranzbereich von Schrauben schrauben

Nur am oberen Bereich der Schraube, der in der Regel unbelastet ist, befestigt Sensorise eine Buchse zur Signalübertragung. Um eine kontinuierliche Überwachung der Schrauben zu ermöglichen, nutzt das Startup die Luft zwischen Schraube und Mutter: „Wir wickeln in den Gewindegrund der Schraube einen dünnen Sensordraht. Dabei nutzen wir den Toleranzbereich zwischen dem Kerndurchmesser der Schraube und dem lichten Durchmesser der Mutter – also dem Bereich, in dem normalerweise nur Luft ist.“ Die sensorische Schraube von Sensorise ist damit einem gewöhnlichen Normbauteil nachempfunden und kann bei bestehenden Konstruktionen und Anlagen 1-zu1 ausgetauscht werden. Denn bei den sensorischen Schrauben sind Sensorelement (=Draht) und Schraube eine untrennbare Einheit.

An den Inspektionen von Anlagen schrauben

Sensorises Lösung bietet eine Reihe von Vorteilen für Unternehmen: „Das fängt mit der Frage an, ob meine Schraube noch festsitzt oder nicht. In der Regel wird das über wiederkehrende Inspektionen kontrolliert – dafür müssen teilweise sogar Maschinen oder ganze Maschinenanlagen stillgelegt werden, damit sich die Inspekteure sicher bewegen können. Je nach Anwendungsfall kann diese wiederkehrende Inspektion sehr teuer werden.

Wir bieten also den Vorteil, eine kontinuierliche Überwachung zu ermöglichen und damit diese Kontrollgänge zu ersparen. Außerdem messen wir gleichzeitig die Dynamik von Prozessen mit, also beispielsweise langfristige Dynamiken wie temperaturbedinge Veränderungen in der Schraube oder kurzfristige Dynamiken bedingt durch Prozesse wie beispielsweise Vibrationen. Dadurch, dass wir die Dynamik mitmessen, können wir wesentlich früher Hinweise eines Schadens erkennen. Durch eine äußerliche Inspektion sind diese Hinweise gar nicht oder viel später sichtbar.“

Aber die Messung der Dynamik birgt weitere Vorteile: „Die Dynamik bietet mir außerdem die Möglichkeit, in einen Prozess hineinzuschauen. Wenn die Prozesse zyklisch sind, können wir anhand der Dynamik erkennen, ob der Prozess wie geplant abläuft – oder aber, ob es Probleme gibt, beispielsweise ob sich Verschleiß abzeichnet oder ob etwas mit der Qualität des Prozesses nicht stimmt. Solche Faktoren kann Sensorise monitoren.“

An der Überwachung von Flanschverbindungen schrauben

Die Anwendungsgebiete können sehr breit gefächert sein, wie Cord deutlich macht: „Viele Schrauben finden sich beispielsweise in der Windkraft – Rotorblattverschraubung, Turmverschraubung etc. – aber auch bei Tunnelbohrmaschinen oder im Baubereich. Dort findet sich alles im Bereich Infrastruktur von Brücken über Tunnel bis hin zu Industriebauten mit Krananlagen und Ähnlichem. Auch in der Produktion der Automobilindustrie gibt es viele Schrauben, die wir überwachen können.“

Aber natürlich ist Sensorise auch für die chemische Industrie äußerst interessant: „In der Chemie haben wir Schrauben vor allem bei Flanschverbindungen, besonders bei Rohrflanschen. Mithilfe von Sensorise lässt sich feststellen, ob es Leckagen gibt oder ob der Flansch noch dicht ist. Wenn ich in diesem Bereich dynamische Prozesse fahre, ist es auch wichtig zu sehen, ob die Prozessdrücke eingehalten werden. Diese Faktoren lassen sich über Stellen überwachen, an die man bisher noch gar nicht gedacht hat – nämlich unsere digitalisierten Schrauben.“

Die Sensorise SmartScrew

Auch Absperrventile können durch Sensorise überwacht werden: Sind Blockaden vorhanden? Gibt es einen Verschleiß in den Dichtungen? „Von außen lässt sich das schlecht beurteilen. Mit unserer Lösung kann man sehr gut in Bauteile hineinschauen.“

An den Maschinenelementen in 5-HT's Netzwerk schrauben

Bisher hat Sensorise einen breit gefächerten Kundenstamm aus zahlreichen Bereichen. Darunter sind viele internationale Kunden, unter anderem aus China und Südamerika. Mit 5-HT's Netzwerk hofft das Startup auf einen Zugang zur Prozessindustrie. „In der Prozessindustrie gibt es viele Flanschverbindungen, für die wir mit unseren digitalisierten Messschrauben prädestiniert sind.“ Außerdem ist das Thema Prozessüberwachung in der Prozessindustrie ein besonderer Schwerpunkt: „Dort können wir die Stärken unseres Systems voll ausspielen. Gleichzeitig ist das ein Sektor, in dem wir bisher nur wenig Kunden haben – das ist auch standortbedingt.“ Denn Sensorise liegt in Bremen, wo vergleichsweise wenig Prozessindustrie zu finden ist. „Deshalb ist 5-HT ein spannendes Netzwerk für uns.“

An einem Startup für Messschrauben schrauben

In Bremen besteht Sensorise aktuell aus drei Mitarbeitern. Cord stammt ursprünglich aus dem Bereich Mechatronik, Mikrotechnik und Informationssysteme und deckt damit den Systemgedanken ab. Im Team ist außerdem ein Physiker, der sich auf Datenauswertung und Softwareentwicklung spezialisiert hat, sowie ein Chemiker, der fokussiert ist auf die Sensorentwicklung.

„Sensorise selbst gehört zur Proekspert Gruppe. Sensorise wurde 2019 gegründet, als die Proekspert Gruppe im Bereich Sensorentwicklung gescoutet hat. Für Sensorise hat es große Vorteile, Teil von Proekspert zu sein. Mit seinen über 200 Mitarbeitenden hat Proekspert für jeden Bereich einen Ansprechpartner und ich kann mich mit allen Themen an sie wenden – von Marketing über Buchhaltung bis hin zu data science. Das funktioniert für uns hervorragend.“

An der Zukunft von Sensorise schrauben

„Im Moment sind wir stark im Projektgeschäft vertreten. Wir wollen das Thema automatisierte Fertigung gerade mit Schraubenherstellern angehen, sodass wir größere Stückzahlen zu niedrigeren Preisen anbieten können. Damit einhergehend wollen wir weiter weg von einem Sensorik- und Hardwarehersteller hin zu dem, was wir am besten können, nämlich Datenauswertung und Software. Damit sollen die Kunden mehr Vorteile in Richtung Data Science erhalten.“