Bildanalyse

Dem Start der weltweit ersten Aluminium-Großserienproduktion im Frühjahr 2000 gingen fünf Jahre Entwicklungsarbeit voraus. Dabei galt es, völlig neue Verfahren für Karosseriebau und Montage der Bauteile aus Aluminium zu entwickeln. Die Verfahrensentwicklung für die Fügetechnik wurde unterstützt durch Werkstoffprüfungen und metallografische Untersuchungen in der Qualitätssicherung-Werkstofftechnik. Für die metallographische Charakterisierung der Proben mit Mikroskopie und Kameraaufnahmen nutzen die Mitarbeiter seit 1998 das Bildverarbeitungssystem Prolmage der MicroMotion GmbH. Auch in der Qualitätssicherung-Karosseriebau setzt der Automobilhersteller jetzt auf Prolmage: Es wird zur Qualitätskontrolle des Audi A2 direkt an der Produktionslinie eingesetzt.

Bereits vor der Auslieferung an Audi überprüfen Zulieferer die Qualität ihrer Aluminiumgussteile – ebenfalls mit ProImage.

Nur 2,7 g/CM3 wiegt Aluminium, rund dreimal weniger als Stahl, der herkömmliche Werkstoff für Automobilkarosserien. Aluminium-Pkws sind demnach leichter und verbrauchen weniger Sprit. Der Leichtbauwerkstoff wird zum Schlüssel für das lang ersehnte „3-Liter Auto“. Dank des Audi Space Frame Konzepts, kurz ASF, beträgt das Leergewicht eines Audi A2 nur 895 Kilogramm – das sind rund 150 Kilogramm weniger als bei Fahrzeugen dieser Größenordnung üblich.

Der Gitterrahmen des Fahrzeugs besteht aus Strangpressprofilen, verbunden über Knoten aus Vakuumdruckguss. Zusammen mit Bauteilen aus hochfesten Aluminiumblechen und -großgussteilen entsteht eine äußerst steife Karosserie, welche die Aufprallenergie bei einem Unfall besonders sicher abbaut und die Insassen wie ein schützender Käfig umgibt.

Der hohe Sicherheitsstandard des Audi A2 ist das Ergebnis fünfjähriger Entwicklungsarbeit im Neckarsulmer Aluminiumzentrum. Die dort angewandten Fertigungstechniken zählen zu den modernsten der Welt. Eine der wichtigsten Fügetechniken in der Aluminiumverarbeitung ist das Schweißen. Rund 30 Meter werden an einem einzelnen Audi A2 mit dem Laser verschweißt. Grund genug, höchste Anforderung an die Qualität dieser Schweißnähte zu stellen. Einen wesentlichen Beitrag zur Optimierung der Verbindungstechnik leisten die 35 Mitarbeiter der Qualitätssicherung-Werkstofftechnik.

Mit Kameras sowie Auflicht- und Stereomikroskopen untersuchen sie Längs- und Querschliffe der Schweißnähte. Die Ergebnisse jeder metallographischen Prüfung werden in einem Bericht mit importierten Fotografien dokumentiert und archiviert. Über lange Zeit wurden die Bilder hierfür zunächst konventionell im Fotolabor entwickelt, dann zugeschnitten, kopiert und in die entsprechenden Formulare eingeklebt. Das hohe Probenaufkommen erforderte es jedoch, diese zeit- und kostenaufwendigen Arbeitsabläufe der Berichtsgenerierung zu optimieren. Zudem sollte ein digitales Archiv das Auffinden der Bilder beschleunigen. Auf der Suche nach einem digitalen Bildverarbeitungssystem entschied sich die Qualitätssicherung bei Audi 1998 für Prolmage von MicroMotion. Bereits die Standardfunktionen der Software erfüllten alle Anforderungen des Automobilherstellers an die digitale Bildverarbeitung. Auch die Stabilität der Software und das komfortable Archivsystern mit geringem Speicherplatzbedarf überzeugten den Kunden. Mittlerweile wurden in Neckarsulm über 6000 Bilder mit Prolmage bearbeitet und archiviert.

Aluminium besitzt im schmelzflüssigen Zustand ein hohes Aufnahmevermögen für Wasserstoff. Je nach Herstell- oder Verarbeitungsverfahren werden unterschiedliche Mengen des leicht flüchtigen Gases in das Metall eingeschlossen. Dies führt bei der Erstarrung zu Poren im fertigen Aluminiumgussteil. Erneutes Erhitzen der Bauteile setzt das Gas aus den Poren wieder frei. Das erzeugt Probleme beim Schweißen und beeinflusst zudem die mechanischen Eigenschaften der erzeugten Nahtstellen. Optimale Sicherheit bei der Aluminiumverarbeitung setzt daher eine ständige Qualitätskontrolle der Schweißnähte auch während der Produktion voraus. Hierfür erweiterte MicroMotion in Zusammenarbeit mit Audi das Bildverarbeitungssystem Prolmage um einen standardisierten Programmablauf zur schnellen und reproduzierbaren Analyse der Porenstruktur von Aluminiumschweißnähten. Bildanalysefunktionen der Software wurden zu einer eigenständigen Makrofunktion zusammengefasst, die alle erforderlichen Arbeitsschritte für die Porenanalyse von Schweißnähten beinhaltet. Die neue Funktion ist einfach und komfortabel zu bedienen. Der Anwender wird interaktiv durch das Programm geführt, Bedienungsfehler vermieden und ein reproduzierbares Analysenergebnis gewährleistet.

60000 Aluminiumkarosserien pro Jahr sollen in Neckarsulm entstehen. Dies ist nur mit einer automatisierten und fehlerfreien Produktion möglich. Um Fehler zu vermeiden und eine reibungslose Serienproduktion zu gewährleisten, wurden vier Arbeitsplätze zur

digitalen Bildverarbeitung direkt an der Produktionslinie im Karosseriebau des Audi A2 eingerichtet. Aufgrund der guten Erfahrungen in der Entwicklungsphase in der Qualitätssicherung Werkstofftechnik fiel auch hier die Wahl auf Prolmage. Rund um die Uhr überprüfen die Mitarbeiter der Prozessprüfstelle mittels der Software die einwandfreie und gleichbleibende Qualität der Aluminiumschweißnähte nach den beschriebenen standardisierten Verfahren. Eine weitere Prozessprüfstelle in Neckarsulm, mit ebenfalls vier Prolmage-Arbeitsplätzen, dient zur Qualitätskontrolle bei der Produktion des Audi A8.

Einen Teil der Aluminiumgussteile für die Großserienproduktion des Audi A2 bezieht das Unternehmen aus Kapazitätsgründen von externen Zulieferern. So liefert u.a. das bayerische Druckgusswerk Alusuisse, das an der Entwicklung der Space Frame Technik beteiligt war, verschiedene Druckguss und Strangpresskomponenten. Weitere Aluminiumgussteile werden bei der VW-Gießerei in Kassel, der Münchner Georg Fischer Mössner GmbH, der Alcoa Automotive GmbH und in den Niederlanden bei Brabant Alucast gefertigt. Alle Zulieferer haben sich verpflichtet, nur beste Qualität ihrer Aluminiumgussteile zu liefern. Denn ein qualitativ schlechtes Bauteil im Karosseriebau würde die Produktion des Audi A2 vorübergehend stoppen und zu erheblichen Kosten führen. Daher muss die Verarbeitbarkeit der Aluminiumgussteile bereits im Vorfeld kontrolliert werden, und das nach einem einheitlichen und reproduzierbaren Verfahren. Die Zulieferer haben sich vor Ort im Karosseriebau von der komfortablen und sicheren Arbeitsweise von Prolmage überzeugt und gemeinsam mit Audi ein einheitliches Qualitätsmanagementsystem basierend auf dieser Bildverarbeitungssoftware entwickelt. Bereits vor der Auslieferung werden nun die Aluminiumbauteile u.a. mit dem standardisierten Porenanalyseverfahren von Prolmage auf ihre Verwendbarkeit hin überprüft. Ein Prüfbericht wird in wenigen Sekunden per Maus-klick erstellt und kann per E-Mail an den Kunden versandt werden. Auf diese Weise gelangen nur Bauteile einwandfreier Qualität zu Audi nach Neckarsulm. Unnötige Transportkosten werden vermieden und ein unterbrechungsfreier Verlauf der Großserienfertigung gewährleistet.

Halle 4 / 4421

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