100% statt 1%

Marian Mihelic, KINLINE Management Service, Melbeck; Göran Vogt, Vogt Werkstoffprüsysteme GmbH, Burgwedel

Dem Qualitätsmanagement fällt mit der systematischen Produktkontrolle und deren lückenloser Dokumentation auf dem Hintergrund zunehmend strengerer Produkthaftungsregelungen im globalisierten Warenverkehr eine immer wichtigere Rolle zu. Bei gerichtlichen Auseinandersetzungen im Schadensfall kommt es vor allem auf zwei Punkte an:

Lösungen zur Produktkontrolle, Werkstoffprüfung und Dokumentation, die dem geforderten Stand der Wissenschaft und Technik entsprechen, gibt es zwar eine ganze Reihe, die Beurteilung, welches das jeweils am besten geeignete Verfahren ist, fällt aber umso schwerer. Auch lohnt sich die Abwägung, je nach Produktionsvolumen und Beschaffenheit der Produkte, die Prüfung entweder in Eigenregie mit eigenen Mitteln oder von entsprechend zertifizierten externen Dienstleistern vornehmen zu lassen. Bei der Großserienproduktion empfiehlt sich in der Regel eine Inhouse-Lösung, bei geringer Stückzahl oder konstruktionsbedingt schwieriger Prüfanordnung eher die externe Prüfung. Das Burgwedeler Unternehmen Vogt Werkstoffprüfsysteme GmbH, sowie deren Schwesterunternehmen MPV Mess- und Prüftechnik Vogt GmbH, sind seit Jahren Lieferanten innovativer Verfahren zur Werkstoffprüfung und Prozessregelung.

Die MPV ist als Prüflabor akkreditiert nach DIN EN 17025 und unterstützt seit rund zwei Jahrzehnten mit Dienstleistungen für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung eine Vielzahl von Branchen – mit eigenen Räumlichkeiten und Prüfmitteln, wie auch mit der Arbeitnehmerüberlassung von zertifiziertem Personal nach Werkauftrag gemäß DIN EN 473.

Die Vogt Werkstoffprüfsysteme GmbH hat sich als Zulieferer kompletter Systeme für Inhouse-Anwendungen auf die Automobil-, sowie Luft- und Raumfahrtindustrie spezialisiert. Dazu gehören u.a. stationäre wie auch mobile Systeme für die zerstörungsfreie Ultraschall-Handprüfung von Widerstandsschweißungen. Eine innovative und besonders effektive Weiterentwicklung stellt die Inline-Prüfung widerstandsgeschweißter Punkte dar.

Gehörte vor wenigen Jahren in der Automobilbranche die zerstörende Prüfungen von Schweißpunkten – wie die Anmeißelprobe zum Auffinden von geklebten oder losen Schweißpunkten – noch zur Regel, so ist die zerstörungsfreie Ultraschallprüfung heute das Standardprüfverfahren im Rohkarosseriebau. Dabei werden Handprüfungen von besonders geschultem Personal mit Hilfe spezieller Ultraschallprüfköpfe sowie mit Softwareunterstützung vorgenommen – entweder an stationären Ultraschallprüfplätzen oder – noch fertigungsnäher – mit Hilfe mobiler Ultraschallgeräte. Eingesetzt wird dieses Verfahren sowohl bei der Einzelfertigung, dem Prototypenbau wie auch in der Großserienproduktion – bei letzterer im Stichprobenverfahren. Die ermittelten Prüfdaten werden am Bildschirm visualisiert und mit einem speziellen Datenmanagementsystem nach QS-9000 konformen Methoden statistisch ausgewertet.

Ausschlaggebend ist hierbei die Schulung und die Erfahrung des prüfenden Personals. Aufgrund der Einsetzbarkeit selbst an verdeckten und unzugänglichen Schweißpunkten, bei verzinkten Blechen aber auch im Dreiblechbereich ergeben sich bereits mit dieser manuellen Ultraschallprüfung deutliche Kostenvorteile gegenüber der zerstörenden Prüfmethode. Eine innovative Weiterentwicklung hat nun die Vogt Werkstoffprüfsysteme GmbH mit SPOTline auf den Markt gebracht.

SPOTline ist ein neuartiges Ultraschallsystem, das ursprünglich für den Einsatz im Rohbau von Automobilkarosserien entwickelt wurde, darüber hinaus aber auch überall dort zum Einsatz kommen kann, wo es besonders auf die lückenlose Prüfung und Dokumentation von allen Schweißpunkten ankommt. Mit diesem neuartigen und in der Praxis bewährten Ultraschallsystem wird erstmalig eine 100%-Prüfung aller Schweißpunkte unabhängig vom Hersteller der Schweißmaschinen gewährleistet.

Die Überwachung des Schweißprozesses erfolgt über weiterentwickelte Ultraschallsensoren, die in die Schweißzangen der Schweißroboter integriert sind und direkt während des Schweißvorgangs eine Messung vornehmen. Die in die Elektroden integrierten Sensoren haben eine Verbindung zum Kühlwasserkanal. Sie arbeiten in Durchschallung und im Impuls-Echo-Verfahren, die Ankopplung zur Prüfstelle erfolgt über das Kühlwasser. Die Ultraschallsignale werden pro Schweißzange an einen SPOTcheck-Ultraschall-Client geleitet, wo die Ultraschallinformationen mit Hilfe von FUZZY-Logic und neuronaler Netztechnik ausgewertet werden.

Schnittstellen zum SPOTline-Server sowie zur Schweißsteuerung erlauben den Aufbau eines Regelkreises. Das Ergebnis der Schweißpunktprüfung wird im SPOTline-Server in einer SQL-Datenbank eindeutig unterscheidbar nach Zange, Bauteil, Datum und Uhrzeit gespeichert. Der SPOTline-Server unterstützt darüber hinaus den Ultraschall-Client bei der Selbstüberwachung, der Parametrierung sowie der Festlegung der Bewertungskriterien. Alle Prüfergebnisse werden über eine entsprechende Schnittstelle an die Anlagenwarte, Schweißfachabteilungen und den Administrator weitergeleitet. Gleichzeitig werden alle Daten an den Datenmanagement-Server übermittelt, der zur QS-9000 konformen Dokumentation aller Prüfungen und als Schnittstelle zum Firmennetzwerk dient.

Der SPOTline-Systemaufbau ermöglicht zum ersten Mal die Realisierung eines effektiven und kostengünstigen Verfahrens zur durchgängigen Steuerung und Stabilisierung des kompletten Schweißprozesses bei Punktschweißungen. Durch die fortlaufende Verfügbarkeit von Trendinformationen bei einer Verschlechterung der Punktqualität ist es möglich, sofort in die Produktion einzugreifen und gezielte Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wie Kappenfräsen oder Schweißstromanpassung. Die Trendinformationen der Schweißpunktqualität und des Status jedes einzelnen Schweißroboters sowie des gesamten Systems wird dabei in übersichtlichen Bildschirmmasken dargestellt. Die Visualisierung des jeweils aktuellen Roboterstatus bzw. jeder Schweißzange erfolgt für jeden einzelnen Schweißpunkt mit farbiger Kennung:

– grüne Punkte sind i.O.-Punkte

– blaue Punkte sind i.O.-Punkte mit Spritzer

– gelbe Punkte sind mittlere (kritische) Punkte

– rote Punkte sind n.i.O.-Punkte.

So ist es auf einfache Weise möglich, auftretende Abweichungen und Störungen schnell zu erkennen und Maßnahmen gezielt einzuleiten. Die Visualisierung der Daten je Roboter bzw. Schweißzange enthält zusätzlich eine Häufigkeitsverteilung aller Punktschweißungen über einen beliebig einstellbaren Zeitraum. Daraus ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:

– Minimierung der subjektiven Qualitätsbeurteilung

– Verringerung des Produkthaftungsrisikos

– ISO- und VDA-gerechte lückenlose Dokumenation

– Reduzierung der Produktionskosten durch weniger Ausschuß

– Reduzierung der Personalkosten durch weniger Nacharbeit

– Reduzierung der Prüfkosten.

Für die statistische Prozesskontrolle, die Prozessfähigkeitsanalyse sowie für den Rückfluß der Prüfergebnisse in die Fertigung, Planung und Entwicklung sorgt das Datenmanagementsystem ULTRAspis, das gemeinsam von der Vogt Werkstoffprüfsysteme GmbH und dem Lübecker CAQ-Systemhaus ddw Computersysteme GmbH entwickelt worden ist. Auf diese Weise steht ein kompletter Regelkreis zur Vermeidung von Dauerfehlern bei Punktschweißungen zur Verfügung.

Das vom Burgwedeler Anbieter konzipierte und entwickelte System kann nicht nur in neu geplanten Fertigungsanlagen eingesetzt, sondern auch an bereits vorhandene Schweißroboter nachträglich integriert werden. Die Praxistauglichkeit hat SPOTline bereits bei drei Pilotinstallationen in der Serienfertigung namhafter deutscher Automobilhersteller unter Beweis gestellt.

Über einen Zeitraum von annähernd zwei Jahren konnten umfassende Praxiserfahrungen unter Bedingungen der Großserienfertigung gewonnen werden, die für eine zuverlässige kalkulatorische Bewertung für die Anlagenplanung zur Verfügung stehen. Unter Einbeziehung aller Kosten eines Jahres ergibt sich dabei aus Sicht des Qualitätsmanagements und der unternehmerischen Wertschöpfung ein interessantes Bild:

– Die Kosten einer SPOTline gesteuerten Schweißpunkt-Qualitätsüberwachung entsprechen den Kosten einer Handprüfung.

– Mit dem Kostenaufwand einer 1%-Handprüfung ist der Aufbau eines Regelkreises zur Steuerung des kompletten Schweißprozesses realisierbar.

Die umfassenden Praxiserfahrungen sind darüber hinaus eine wertvolle Basis für die konsequente Weiterentwicklung des Systems im Sinne eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses. So konnte unter anderem eine neuartige Prüfkopfanordnung ermittelt werden, die zu einer weitreichenden Optimierung der Systemintegration beiträgt. Dadurch ist es jetzt möglich, den Ultraschallprüfsensor in nahezu beliebige Elektrodenschäfte und -geometrien zu integrieren, womit der Anpassungsaufwand an den jeweiligen Robotertyp deutlich reduziert wird.

SPOTline repräsentiert den neuesten Stand der Technik bei der Prüfung von widerstandsgeschweißten Punkten. Die technische

Realisierbarkeit bei gleichzeitigen Kostenvorteilen spricht daher nicht zuletzt aus Sicht der Produkthaftung für dieses System.