Umbruch in der Aufarbeitungsindustrie Prüfautomatik in der Aufarbeitung

Autor / Redakteur: Josef Käufl, Matthias Albrecht / Reinhard Kluger

Die Aufarbeitungsindustrie erlebt derzeit einen technologischen Umbruch. Die Universität Bayreuth zeigt, wie diese Industrie neue Herausforderungen meistern kann und enthaltene Potentiale als Chancen für die Zukunft nutzt.

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Aufarbeitungsprozesskette nach Prof. Dr. Ing. Steinhilper Bilder: Autoren
Aufarbeitungsprozesskette nach Prof. Dr. Ing. Steinhilper Bilder: Autoren
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Zahlen sprechen für sich: Die Aufarbeitung von Gebrauchtteilen ist besonders im Automotive Sektor ein etabliertes Geschäftsfeld. Weltweit werden gebrauchte Fahrzeugteile in über 80.000 Unternehmen mit mehr als 500.000 Mitarbeitern aufgearbeitet und dem Ersatzteilmarkt zugeführt. Mit einem jährlichen Umsatz von ungefähr 45 Milliarden Euro weltweit ist die Aufarbeitungsindustrie bereits größer als die Stahlindustrie.

Die Palette von aufgearbeiteten Fahrzeugkomponenten reicht von einfachen Anlassern und Lichtmaschinen bis hin zu mechanisch komplexeren Bauteilen wie Turboladern, Automatikgetrieben oder Motoren. Durch einen 35% bis 50% geringeren Kaufpreis gegenüber Neuteilen, sind diese aufgearbeiteten Komponenten für die Reparatur älterer Fahrzeuge mit geringem Restwert von besonderem Interesse. Jedoch ermöglicht es Aufarbeitung nicht nur dritten bzw. freien Unternehmen günstige Ersatzteile anzubieten, sondern bietet auch dem Originalteilehersteller − im weiteren Verlauf OEM genannt − viele Vorteile. Einerseits kann ein OEM den Aftermarket auch ohne aufwendige Neuteileproduktion weiter mit Ersatzteilen versorgen und andererseits kann bis zu 90% Material und 60% Energie gegenüber der Neuteilproduktion eingespart werden. Dies trägt zudem zu einem grünen Image des OEMs bei, welches derzeit durch Politik und die Öffentlichkeit im Allgemeinen gefordert wird.

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Klassische Aufarbeitung

In den vergangenen Jahren hat sich ein durch Prof. Dr.-Ing. Steinhilper definierter fünfstufiger Aufarbeitungsprozess etabliert. Beginnend mit der Demontage gefolgt von Reinigung, Überprüfung und Aufarbeitung von Bauteilen bzw. Ersatz von Verschleißteilen bis hin zur Wiedermontage werden weltweit Fahrzeugkomponenten instandgesetzt. Diese Schritte unterliegen einer permanenten Qualitätssicherung und werden mit einem Endfunktionstest abgeschlossen. Ein solcher Prozess verlangte von Aufarbeitern bisher überwiegend mechanische Fertigkeiten. Doch politischer Druck zu ständig besseren Kfz-Emissionswerten und das Verlangen nach mehr Komfort im Fahrzeug durch den Endkunden erhöht permanent die Komplexität moderner Fahrzeugkomponenten und fördert den Trend weg von reiner Mechanik hin zur sogenannten Mechatronik.

Veränderungen in modernen Fahrzeugen

Moderne Kfz-Komponenten werden daher ständig weiterentwickelt und mit elektronischen Steuergeräten (ECU) ergänzt. Zudem sind diese ECUs im Fahrzeug miteinander verbunden, wodurch eine Kommunikation untereinander ermöglicht wird. Forciert wird diese Entwicklung aus zweierlei Gründen. Einerseits müssen wichtige Sensoren nur einmal verbaut werden und deren Information wird über das Fahrzeugnetzwerk verbreitet. Andererseits können elektronische Steuergeräte einen immer effizienteren Einsatz von Motoren oder Aggregaten mittels komplexen Regelalgorithmen realisieren. Des Weiteren bietet sich für diese ECUs auch die Möglichkeit verschiedene Betriebszustände untereinander zu verifizieren oder defekte ECUs zu erkennen.

Derzeit sind solche ECUs im Fahr-zeug überwiegend mittels CAN-Bus (Controller Area Network) vernetzt und tauschen Daten untereinander aus. Diese Kommunikation kann sowohl Sensorwerte als auch Start- oder Stopsignale für andere angeschlossene Teilnehmer beinhalten. Fehlt hierbei also eine ECU, so wird dies von allen Teilnehmern erkannt und angemessen darauf reagiert. Dies kann bedeuten, dass einzelne ECUs, bei einem Fehler während eines normalen Fahrbetriebs, in einen „Notbetrieb“ wechseln oder niemals ihren Betrieb aufnehmen. Letzteres würde auf ein vom Fahrzeug isoliertes zu testendes System zutreffen und einen Funktionstest durch ein unabhängiges Aufarbeitungsunternehmen verhindern.

Der Schlüssel zur Aufarbeitung

Der Schlüssel für eine erfolgreiche Inbetriebnahme und somit einem Endfunktionstest nach der Wiedermontage liegt in der Simulation des Fahrzeugnetzwerkes und somit der fehlenden Kommunikationsteilnehmer − im folgenden Restbussimulation genannt. Entsprechendes Know-how und Technologie aufzubauen, bedeutet jedoch hohe Investitionen, welche von vielen unabhängigen Betrieben nicht getragen werden können.

Prof. Dr.-Ing. Rolf Steinhilper und sein Team an der Fraunhofer Pro-jektgruppe-Prozessinnovation, am Lehrstuhl “Umweltgerechte Produktionstechnik” der Universität Bayreuth, erkannten diese Probleme in der Aufarbeitungsindustrie. Das von Dr. Ing. Stefan Freiberger initialisierte EU-Forschungsprojekt „CAN-REMAN“ wird in Zusammenarbeit mit der Universität Bayreuth, der Fraunhofer-Projektgruppe-Prozessinnovation, der Universität Linköping, der Hochschule Coburg und acht europäischen Industriepartnern durchgeführt. Ziel des Forschungsprojektes, welches zum Beginn des Jahres 2009 gestartet wurde, ist es neue Test- und Diagnose-Technologien zu entwickeln, welche es Aufarbeitern ermöglichen moderne elektronische und mechatronische Komponenten unabhängig vom Fahrzeug in Betrieb zu nehmen und zu testen.

Chancen für die Zukunft

Bei diesen modernen Kfz-Komponenten besteht nun erstmals die Möglichkeit auf einen internen Fehlerspeicher mittels einer Diagnoseschnittstelle zuzugreifen. Diese Schnittstelle ist in jedem neuen Fahrzeug und deren elektronischen Komponenten enthalten und ermöglicht es sowohl Herstellern als auch autorisiertem Werkstattpersonal Fehler zu detektieren, Stellgliedtests durchzuführen oder Parametrierungen vorzunehmen. Aufarbeiter können auch von diesen Möglichkeiten profitieren. Ein automatisierter Prüfstand kann auf diesen Fehlerspeicher zugreifen und Fehler, welche zum Zeitpunkt der Demontage am Fahrzeug präsent waren, bewerten und automatisiert Prüfszenarien generieren. Wird z.B. ein Fehler für eine angeschlossene Komponente − wie z.B. einem Sensorelement − ausgelesen, können sowohl der Sensor selbst als auch die Schnittstelle dazu auf der ECU defekt sein. Letzteres kann schnell eine vollständige und wirtschaftliche Aufarbeitung ausschließen. Generiert der automatisierte Prüfstand jedoch mittels Restbus- und Sensorsimulation ein für die ECU fehlerfreies Betriebsumfeld, bringt eine erneute Fehlerspeicherüberprüfung wertvolle Informationen. Liegt kein Fehler mehr an der ECU an, so ist diese soweit elektrisch funktionsfähig und kann zur weiteren mechanischen Aufarbeitung übergeben werden. Solch eine Auswertung liefert jedoch noch weitere Informationen noch vor einer arbeitsintensiven Demontage, welche über eine wirtschaftliche Aufarbeitung entscheiden. Dank Restbussimulation können zudem beim Endfunktionstest komplexe Fahrsimulationen eingespielt werden und eine sehr realitätsnahe Prüfsituation erzeugen.

Diese neuen Prüfkonzepte und die Option, eine Vielzahl an sowohl bereits durch die Kfz-Komponente selbst gesammelten Fehlerinforma-tionen als auch internen Sensorwer-ten mittels Diagnoseschnittstelle abzufragen, bieten dem modernen Aufarbeitungsunternehmen ein enormes Potential. Ein Wandel vom klassisch überwiegenden hand-werklichen zum vollautomatisierten Betrieb ist daher längst keine Zukunft mehr, sondern bereits Realität.

Dipl.-Ing. (FH) Josef Käufl, MSc., Dipl.-Ing. (FH) Matthias Albrecht, Universität Bayreuth

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