Weltweit stehen Plasmanitrier- und Wärmebehandlungsanlagen des Oberösterreichischen Unternehmens Rübig GmbH & Co. KG im Einsatz. Höchste Qualität prägen Rübig-Anlagen – dieser Anspruch gilt natürlich auch für zugekaufte Komponenten und Systeme. Bei der Prozessüberwachung setzen die Welser Anlagenbauer auf CIMPLICITY von GE Fanuc.

Bis zu 25 MICROPULS®-Plasmaanlagen zum Plasmanitrieren, Plasmanitrocarburieren, Plasmanitrieren & Oxidieren verlassen im Jahr die Montagehalle der Rübig GmbH & Co. KG in Wels. Und werden weltweit ausgeliefert, stolz erzählt F&E-Mitarbeiter Dipl. Ing. Andreas Gebeshuber im MEGATECH-Gespräch von Kunden in den USA, Kanada, Korea, China und Japan. Die 1991 gegründete Firmensparte Anlagenbau stellt neben Wärmebehandlungsanlagen auch noch Beschichtungs- sowie Metallreinigungsanlagen her. Bei den Plasmanitrieranlagen zählt der Betrieb mit derzeit 59 Mitarbeitern zur Weltspitze.
Neben dem Bereich Anlagenbau gehören noch die beiden Firmen Rübig Vakuumhärterei und Rübig Gesenkschmiede (mit Werkzeugbau) zur Unternehmensgruppe. Letzterer ist der Ursprungsbetrieb, gegründet wurde die Schmiede im Jahr 1946. 40 Jahre später, also 1986, entstand dann die Härterei mit eigenem Werkstofflabor. Die Erfahrungen im Bereich der Wärmebehandlung aus der eigenen Lohnhärterei sind bis heute die Basis beim Bau und bei der Weiterentwicklung der Plasmaanlagen.
"Durch die Installation einer MICROPULS®-Plasmaanlage können unsere Kunden sowohl technisches Know-how aus unserer Forschungs- und Entwicklungstätigkeit als auch unsere Erfahrung in der Lohnbehandlung nutzbringend einsetzen", erörtert Dipl. Ing. Andreas Gebeshuber den Vorteil, Hersteller und zugleich Anwender zu sein.
Seit heuer verwenden die Rübig-Techniker zur Überwachung und Steuerung des Plasmanitrierverfahrens das Prozessvisualisierungssystem CIMPLICITY von GE Fanuc.

Das Plasmanitrieren
In dem aus hochwarmfestem Stahl oder Inconel gefertigten Vakuumrezipienten wird mittels Vakuumpumpen eine sauerstofffreie Atmosphäre erzeugt. Die zu behandelnden Teile werden anschließend unter Schutzgas (N2) konvektiv erwärmt. Bei einer bestimmten, vom Bediener vorgegebenen Temperatur kann ein gepulstes Glimmentladungsplasma gezündet werden. Dafür ist jede MICROPULS®-Plasmaanlage mit einem speziell von Rübig selbst entwickelten Generator ausgerüstet. Dieser erzeugt Gleichstrompulse im µs-Bereich. Die maximale Spannung beträgt 1.000 V bei Strömen bis zu 360 A – auch bipolar.
Im Prinzip baut Rübig Standardanlagen, fertigt aber immer wieder auch kundenspezifische Lösungen. Die kleinste Anlage weist einen Innendurchmesser des Rezipienten von 400 mm bei einer Höhe von 600 mm auf, die größten Durchmesser betragen 1.000 mm bei 6.000 mm Höhe bzw. 1.800 mm bei 2.100 mm Höhe.
Als Sonderanfertigungen wurden aber auch schon Anlagen mit 1.200 mm Durchmesser und 2.400 mm Höhe sowie mit einem Durchmesser von 2.400 mm und einer Höhe von 1.700 mm produziert.
Bei Wärmebehandlungsverfahren ist der Erfolg sehr stark von der genauen Kenntnis der Bauteiltemperatur abhängig. Ein spezieller, bei Rübig entwickelter Trennverstärker erlaubt die Messung der Temperatur direkt im und am Bauteil mittels eines Thermoelements ohne keramische Isolation. Die Plasmaspannung kann mit dieser Elektronik vom mV- Signal des Thermoelementes getrennt werden.
Gesenke, Sinterräder, Matrizen, Nockenwellen, Formteile, Extruder-Schnecken, Bohrer – kurzum alle Stahl-, Guss- und Sinterbauteile, die erhöhtem Verschleiß ausgesetzt sind – erhalten durch das Plasmanitrierverfahren eine hohe Randhärte und Abriebfestigkeit, die Nitrierhärtetiefen können bis zu 1 mm betragen.
Durch das Plasmanitrieren mit anschließendem Oxidieren – PLASOX® – erhalten Werkstücke erhöhten Korrosionsschutz sowie optisch attraktive Oberflächen mit besonders guten Gleiteigenschaften. Angewendet wird dieses Verfahren beispielsweise bei der Fertigung von Kolbenstangen, Waffenteilen oder Teilen mit besonderen optischen Eigenschaften.

• Die Vorteile von PLASNIT® und PLASOX® zusammengefasst:
• äußerst umweltfreundlich;
• sehr niedrige Behandlungstemperatur möglich;
• gezielter Schichtaufbau;
• passive Schichten können mittels "Sputtern" (Plasmareinigen) beseitigt werden;
• wirtschaftlich aufgrund von vollautomatisierten Anlagen;
• Teile müssen nicht bewegt werden;
• Aus diesen Gründen lassen sich MICROPULS®-Plasmaanlagen in mechanische Fertigungslinien leicht integrieren.

Handhabung mit CIMPLICITY
Die MICROPULS®-Plasmaanlagen sind mit eigenständigen Steuerungen ausgestattet. Die Handhabung der Anlage erfolgt mittels einer Prozessvisualisierungssoftware. "Bis Ende letzten Jahres lieferten wir unsere Anlagen mit einem System auf DOS-Basis aus. Die Visualisierung war aufwändig, und die Bedienerführung erwies sich – nach heutigem Stand der Technik – als nicht mehr zeitgemäß. Der Anlagennutzer musste alle Funktionen über die Tastatur ausführen, die Bedienung per Maus war nicht möglich", erinnert sich Dipl. Ing.
Gebeshuber. Seit heuer liefert Rübig seine Anlagen mit der Prozessvisualisierung von GE Fanuc aus, dem Produkt CIMPLICITY Version 4.02. "Aber auch bereits im Betrieb stehende Anlagen können mit dem neuen System aufgerüstet werden, die Steuerungselemente bleiben ja die gleichen, wird tauschen nur das Bedienungselement und installieren das neue Betriebssystem sowie die Software", ergänzt Dipl. Ing. Gebeshuber. Gegebenenfalls muss die Hardware aufgerüstet werden.
Womit wir schon bei den Anforderungen an das neue Prozessvisualisierungssystem wären. Ing. Harald Taschek, Geschäftsführer der Taschek und Gruber – Automatische DatenverarbeitungsGmbH erinnert sich an den Beginn der Zusammenarbeit mit Rübig: "Die Anbindung an die vorhandene Steuerung und die Verwendung von Mode-Bus waren unter anderem Teil der Vorgaben. Zunächst testeten die Techniker von Rübig unser System ausgiebig, bis sie sich dann für CIMPLICITY entschieden. Dabei waren die Offenheit, die benutzerfreundliche Bedienung, der weltweite Support und nicht zuletzt die Unterstützung durch unser Haus jene Kriterien, die für unser Produkt sprachen."
Und Dipl. Ing. Gebeshuber hakt nach: "Die benutzerfreundliche Bedienerführung ist nicht nur für unsere Kunden wichtig, auch wir schätzen die einfache und bequeme CIMPLICITY-Programmierung." Und die ist schließlich das "Um-und-auf" der Anlagensteuerung. "CIMPLICITY erweist sich als ein sehr einfach zu erlernendes System, und ist Microsoft-Produkten sehr ähnlich, grafische Bibliotheken erleichtern die Erstellung von Bildschirmoberflächen. Wir liefern im Prinzip nur den Rahmen der Prozess-Steuerung, die Programmierung und Gestaltung der Bedieneroberfläche obliegt den Technikern von Rübig, die ihr Know-how einbringen, und so die Funktionalität optimieren", ergänzt Ing. Taschek.
CIMPLICITY läuft unter Windows NT. Dadurch lässt sich das System einfach in ein Netzwerk einbinden bzw. fernwarten. Bei Rübig wurde mit dieser Funktionalität etwa auch eine in den Innenraum des Rezipienten fokussierte Kamera in das System integriert. Somit kann der Bediener den Nitriervorgang beobachten, und dadurch die Prozessparameter für die jeweilige Charge optimieren.
Die wichtigste Funktion allerdings ist die Anbindung an die Access-Datenbank. Damit können Rezepte erstellt, bearbeitet und natürlich gespeichert werden. Selbstverständlich ist auch eine umfangreiche Chargenprotokollierung im System inkludiert.

Automatisierung "made by Rübig"
Die Automatisierungstechniker von Rübig sind mittlerweile schon sehr geübt im Umgang mit CIMPLICITY. Geschult wurden sie zunächst bei T&G Automation, mittlerweile lernen neue Mitarbeiter den Umgang mit der Prozessvisualisierungssoftware schon im Haus. Auch die Kundenunterweisungen werden selbst durchgeführt. "Die Techniker von Rübig haben die Bildschirmoberflächengestaltung sehr gut und übersichtlich gelöst", lobt Ing. Taschek die Applikation. Was auch dem Laien gleich auffällt – die gesamte Anlage wurde symbolisch übersichtlich angelegt, weiß hinterlegte Felder geben die Sollwerte, grau hinterlegte die Istwerte der jeweiligen Parameter an: Temperatur, Druck (Vakuum-System), Gasmenge, Energie in Form von Spannung und Stromstärke sind die wichtigsten, laufend zu messenden bzw. abzugleichenden Größen.
Natürlich werden alle Prozesse und die zugehörigen Daten automatisch aufgezeichnet und dokumentiert.
So wird beispielsweise vermerkt, welche Alarme wann auftraten. Auch lassen sich Reports und Auswertungen direkt von CIMPLICITY weg erstellten.
Derzeit stattet Rübig nur die Plasmanitrieranlagen serienmäßig mit CIMPLICITY aus. Aufgrund der positiven Erfahrungen bei diesen Anlagen will man aber bereits in naher Zukunft auch die Beschichtungsanlagen mit der Prozessvisualisierungssoftware von GE Fanuc ausliefern.