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Merco Machines testet Fässer, ohne Helium zu verschwenden

Mit dem SIMATIC Drive Controller hat Merco Machines einen Hybrid-Lecktester entwickelt, der den Heliumverbrauch bei Trommeltests drastisch reduziert.

Die Trommelindustrie hat ein Problem: Jedes Fass muss auf Leckagen geprüft werden, aber die Standardmethode mit Helium ist teuer, energieintensiv und nicht nachhaltig. Merco Machines aus Merelbeke-Melle hat daher den Hybrid Leak Tester entwickelt, eine Hybridlösung, die den Markt auf den Kopf stellt. Die Maschine, vollgepackt mit innovativer Siemens-Technologie, ermöglicht genaue Tests, ohne kostbares Helium zu verschwenden. Donaat Wambacq, Co-CEO: „Wenn Heliumtester innerhalb von 10 Jahren aus der Branche verschwinden, wird sich Merco Machines darum gekümmert haben. Für einen umweltbewussten Maschinenbauer kann das als Motivator gelten.“

Von Seifenblasen zu Helium und zurück

Das Aufspüren von Lecks in den Trommeln ist überraschend schwierig. „Der einfachste Weg ist, eine Flasche Seifenwasser zu nehmen und es über die Schweißnaht zu streichen“, erklärt Donaat. „Wenn Sie Luftblasen sehen, haben Sie ein Leck. Das ist immer noch die genaueste Lösung, die es gibt.“ Aber diese Methode ist arbeitsintensiv und unerschwinglich.

Daher wurde nach Alternativen gesucht. Der erste Versuch war Druckunterschiede messen in einem Vakuum. Dabei wurde untersucht, ob der Druckunterschied auf Temperatur oder Leckage zurückzuführen ist. Aber diese Unterscheidung ist manchmal schwer zu treffen.

Der nächste Schritt war der Heliumtester: injizieren Sie eine kleine Menge Helium in jede Trommel, stellen Sie die Trommel in ein Vakuum und verwenden Sie einen Spektrometer um zu messen, ob Helium ausgetreten ist. „Das funktioniert super genau“, sagt Donaat. „Fast so gut wie ein Seifentester. Sie benötigen kein Personal und Sie können es vollständig automatisieren.“

Aber es gab einen Haken. „Das Spektrometer allein ist sehr teuer und Helium ist auch sehr teuer. Das liegt daran, dass die Menge an Helium auf der Erde endlich ist. Darüber hinaus sind Heliumtester einhundert- bis tausendmal zu genau für die Schlagzeug-Industrie. Es leckt sowieso alles ein bisschen. Für die meisten Anwendungen ist dieses Maß an Genauigkeit eigentlich nicht erforderlich.“

Der Durchbruch: Vakuumtests mit konstanter Durchflussrate

Merco Machines suchte daher nach einem dritten Weg: genauer als alte Differenzdruckmessgeräte, aber ohne den Heliumverbrauch von Spektrometer-Testern. Nach jahrelangen Berechnungen und Tests fanden sie die Antwort in der Vakuumtechnologie.

„Wir machen im Grunde das Gleiche wie ein Heliumtester, aber wir zählen keine Partikel. Wir schauen uns nur den Druck an „, erklärte Donaat. Bei einem Druckunterschied von etwa 0,6 bar erreicht die durch ein Leck entweichende Luft eine konstante Geschwindigkeit. „An diesem Punkt können Sie sofort erkennen, ob es ein Leck gibt. Sie sollten nicht länger warten.“

Das unterscheidet es von herkömmlichen Differenzdruckprüfgeräten, bei denen Sie zuerst pumpen, dann warten und erst danach den Druckabfall messen müssen. Das dauert 20 bis 30 Sekunden pro Trommel. Außerdem messen Sie dann nur ein Übergangsphänomen, das durch Temperatur oder Luftdruck beeinflusst werden kann. Beim Vakuumtest besteht ein direkter Zusammenhang zwischen Druck und Durchflussrate. „Wir können sofort messen.“

Die Technologie arbeitet mit einem absoluten Vakuum von 100 Millibar. „Das ist schon ziemlich tief, aber es ist weniger extrem als für Heliumtests erforderlich.“ Der Vorteil: kleinere Pumpen, weniger Energieverbrauch und einfachere Abdichtung.

Merco Machines - Donaat Wambacq

Über Merco Machines

Merco Machines ist ein weltweit führendes Unternehmen im Maschinenbau für die Trommelindustrie. Das in Merelbeke-Melle ansässige Unternehmen beschäftigt 50 Mitarbeiter und erzielt einen Jahresumsatz von über 15 Millionen Euro.

Wenn Heliumtester innerhalb von 10 Jahren aus der Branche aussteigen, wird sich Merco Machines darum gekümmert haben. Das kann als Motivator für einen Maschinenbauer gelten.
Donat Wambacq, Co-CEO, Merco-Maschinen

Von der Theorie zur Praxis: Die Hybrid-Lösung

Technisch gesehen funktionierte der Vakuumtester perfekt. Aber der Markt erwies sich als hartnäckiges Hindernis. „Unsere Kunden sagten: Meine Kunden verlangen, dass jede Trommel auf Helium getestet wird“, sagt Donaat. „Wir wissen, dass das, was dieser Kunde verlangt, nicht wirklich benötigt wird. Aber versuchen Sie, eine Maschine zu verkaufen, die nicht das kann, was Ihr Kunde von Ihrem Kunden verlangt.“

Die Antwort war pragmatisch: der Hybrid Leak Tester. „Also haben wir trotzdem ein Spektrometer in unser Gerät eingebaut. Das ermöglicht unserem Kunden, wenn er oder sie möchte, beide Möglichkeiten zu testen. Oder zum Beispiel eines von hundert Fässern Helium zu testen, um zu beweisen, dass das, was er oder sie testet, tatsächlich richtig ist.“

Der Unterschied beim Konsum ist sowieso riesig. Ein herkömmlicher Heliumtester verwendet 20 Milligramm Helium für jede Trommel. „Wenn ein Kunde eine Charge von 100.000 Fässern testet, die alle aufgrund eines Fehlers im Produktionsprozess undicht sind, ist die ganze Halle voller Helium. Alle nachfolgenden Trommeln, die richtig sind, Sie testen auch falsch, weil nur Helium in der Luft ist.“ Bei der Hybridmaschine testet der Hersteller standardmäßig mit Vakuum und Helium wird nur für Proben verwendet.

Innovationspartner

Für Merco Machines war die Wahl der Siemens-Technologie nicht offensichtlich, aber strategisch. „Vor fünfzehn Jahren haben wir komplett auf Siemens standardisiert“, sagt Donaat. „Als Leiter des Studienbüros habe ich Kontrolle immer als Priorität angesehen. Schließlich müssen Sie zu Beginn Ihres Konstruktionsprozesses wissen, wie Sie etwas kontrollieren werden.“

Eine solche Standardisierung hat große Vorteile. „Wir haben fünf Programmierer. Wenn jeder Maschinentyp sein eigenes Programm hat, gibt es im Falle einer Panne oder Krankheit sofort ein Problem. Mit dem TIA Portal und den Bibliotheken arbeiten wir auf standardisierte Weise. Das war ein wahr gewordener Traum.“

Merco Machines - Partners in innovation

Für den Hybrid-Lecktester war der SIMATIC Drive Controller mit T-CPU entscheidend. „Früher hatten Sie eine SPS für Sensoren und Ausgänge und zusätzlich Antriebe mit eigener Intelligenz für die Positionierung. Die T-CPU vereint das: Technologie, Sicherheit und normale SPS in einem.“ SINAMICS-Antriebe sind auch extrem energieeffizient. „Dank ihrer gemeinsamen Gleichstromverbindung fließt die Bremsenergie von einer Welle zur anderen Welle, um sie in Gang zu bringen. Also, wir verlieren keine Wärmeenergie. Das passiert übrigens in all unseren Maschinen. Durch den Einsatz von Siemens ist unser Energiefußabdruck deutlich niedriger als bei Wettbewerbern.“

Durch den Einsatz von Siemens-Steuerungen ist der Energiefußabdruck unserer Maschinen deutlich niedriger als bei unseren Mitbewerbern.
Donat Wambacq, Co-CEO, Merco-Maschinen

OEM-Partnerschaft: Innovation in Zusammenarbeit

Die OEM-Partnerschaft zwischen Merco und Siemens entwickelte sich organisch. „Wir wollten Siemens als Standard verwenden, aber auch einen direkten Draht bekommen“, sagt Donaat. „Wenn wir mit TIA und Drives programmierten und auf ein Problem stießen, mussten wir den regulären Helpdesk aufsuchen. Als Sie erklärt hatten, was das Problem war... Das würde einfach nicht passieren.“

Dank der OEM-Partnerschaft hat Merco direkten Zugang zu Experten innerhalb der APC-Linie. Aber die Zusammenarbeit funktioniert in beide Richtungen. Merco agiert als Early Adopter neuer Siemens-Produkte, was laut Account Manager Thomas Vermeir „typisch für einen OEM-Partner ist: Er begrüßt Innovationen und hilft, sie zu verfeinern“. Diese Offenheit erfordert Vertrauen und Ehrlichkeit, betont Donaat: „Wir testen neue Teile zuerst in unserem Labor und sagen das auch, wenn etwas nicht zufriedenstellend ist. Das ist eine echte Partnerschaft.“

Für Merco bedeutet Nachhaltigkeit mehr als Energie zu sparen oder Helium zu eliminieren. Es gehört auch zur Lebensdauer von Maschinen. „Die Kunden erwarten von uns, dass wir Maschinen herstellen, die 30 Jahre halten können“, sagt Donaat. „Erst letzte Woche mussten wir ein Ersatzteil für eine Maschine von 1979 bereitstellen.“ Diese lange Lebensdauer erfordert zuverlässige Komponenten und langen Support. „Es gibt immer noch Kunden mit S5-Steuerung. Dafür können Sie immer noch Ersatzteile bekommen.“

Merco Machines - Thomas Vermeir
Es gibt nur wenige Maschinenbauer in Europa, die mit der Innovationskraft von Merco Machines mithalten können.
Thomas Vermeir, Account Manager, Siemens

Marktneigungen

Der Hybrid-Lecktester ist nicht nur ein weiteres Produkt: Er ist ein Übergangstool. „Unser Kunde kann jetzt Hybrid- oder eines von hundert Fässern mit Helium testen, um zu beweisen, dass sein Verfahren korrekt ist“, erklärt Donaat. „Er verwendet fast kein Helium, kann aber seine Käufer überzeugen.“ Das ist in einer konservativen Branche von entscheidender Bedeutung.

Die wirtschaftlichen Argumente sind überzeugend: niedrigere Kosten (kein Helium, kleinere Pumpen), geringerer Energieverbrauch, schnellere Tests. „Sie müssen nicht mehr 20 Sekunden warten. Sie können sofort erkennen, ob es ein Leck gibt.“

„Ich glaube wirklich, dass innerhalb von 10 Jahren Heliumtester auf den Markt kommen und durch Hybrid-Tester ersetzt werden“, sagt Donaat. „Und vielleicht fällt am Ende der Hybrid heraus und nur der Vakuumtester bleibt übrig. Dann wird Merco Machines dafür gesorgt haben, dass Helium in der Trommelindustrie nicht mehr verwendet wird.“

Merco Machines - Market tilts

Die Vorteile auf den Punkt gebracht

  • Drastisch reduzierter Heliumverbrauch: von 20 mg pro Trommel bis hin zu Stichprobenversuchen
  • Schnellerer Testzyklus: Sofortige Messung nach dem Prinzip des konstanten Durchflusses
  • Niedrigere Energiekosten: kleinere Vakuumpumpen und Energierückgewinnung über SINAMICS-Antriebe
  • Niedrigere Betriebskosten: kein teures Helium für jede Trommel
  • Zukunftssicher: Umstellungstool auf vollständig heliumfreie Tests
  • Zuverlässige Technologie: Siemens T-CPU und Antriebssteuerung für komplexe Steuerungsprozesse
  • Lange Lebensdauer: Komponenten mit 20 bis 30 Jahren Support