Die Qualitätssicherung mit Hilfe der industriellen Computertomografie beruht auf mehreren Arbeitsschritten: Scannen des Bauteils auf dem Computertomografen, Umwandeln der CT-Projektionsbilder in ein 3D-Modell, Analyse des Modells – das heißt Nachmessen der Konstruktionsmaße und Überprüfung des Materials auf Defekte. Im Anschluss kann noch eine statistische Auswertung der Qualitätsdaten folgen.
Alle Arbeitsschritte sind mehr oder weniger zeitaufwändig. Allein die Datenübergabe zwischen den einzelnen Schritten kann sich als Flaschenhals erweisen. Eine effektive Qualitätssicherung benötigt daher automatisierte Analyseprozesse und vor allem einen nahtlosen Datenfluss. Das gilt insbesondere für die Inline-Anwendung beziehungsweise, wenn die Analysen innerhalb des Produktionstaktes zu erfolgen haben. Vom Scan bis zur Bauteilanalyse ist die Automatisierung schon länger verfügbar. Ein letzter Bruch fand sich bis dato noch in Richtung statistische Auswertung. Unter dem gemeinsamen Dach von Hexagon haben sich Volume Graphics und Q-Das nun daran gemacht, den nahtlosen Datenaustausch zwischen CT- und Statistiksoftware zu ermöglichen.
Ein Export von Messdaten aus dem Koordinatenmessmodul von Volume Graphics für die Q-Das-Lösungen ist bereits seit vergangenem Jahr möglich. Jetzt können CT-Analysedaten zusammen mit frei konfigurierbaren 3D-Darstellungen des gescannten Bauteils oder der gemessenen Merkmale im png-Format exportiert werden. In der Praxis braucht der Anwender nur das betreffende Kästchen zu markieren, um die Darstellungen anzuhängen. Werden viele gleiche Bauteile gescannt, genügt es trotzdem, das Bild nur einmal beim initialen Aufsetzen der Inspektion zu übermitteln.
„Es ist grundsätzlich möglich, jedem Datensatz ein Bild hinzuzufügen. Da es aber um die Darstellung von ganzen Messreihen über mehrere Bauteile geht, reicht eine möglichst repräsentative Ansicht im Normalfall aus“, erklärt Johannes Knopp, Produktmanager Automatisierung & Inline bei Volume Graphics. Der Vorteil für den Statistiker am Ende des Auswertungskette: Berichte, die er mit QS-Stat definieren und aufrufen kann, ermöglichen eine transparente Darstellung der CT-Messergebnisse. Es ist sofort ersichtlich, welche Messreihe zu welchem Detail des Bauteils gehört.
Stand heute richtet sich der Fokus auf die Koordinatenmesstechnik – also auf Messdaten. Doch dabei wird es nicht bleiben. Der Heidelberger CT-Spezialist arbeitet daran, auch zusätzliche Ergebnisse aus dem Komplex grauwertbasierter Werkstoffuntersuchungen, wie zum Beispiel Defektanalysen, in die Exportfunktionen aufzunehmen.
Mehr Transparenz über Maschine
und Prozess
Nutzer von QS-Stat können die ankommenden CT-Datensätze unter drei verschiedenen Gesichtspunkten auswerten: Im Vorfeld eines Produktionsstarts ist es wichtig, die Maschinenfähigkeit nachzuweisen. Anhand der Messdaten einer gewissen Anzahl von Bauteilen ermittelt das System die Cm- und Cmk-Indizes und damit, ob die Fertigungsanlage in der Lage ist, Bauteile in der geforderten Produktqualität herzustellen. Oft genügt für diesen Schritt bereits ein Los von weniger als 20 Bauteilen.
Die Software nimmt außerdem eine Qualifizierung der Prozessfähigkeit unter Berücksichtigung verschiedener Einflusskomponenten vor. Wichtige Kennzahlen hierfür sind die Prozessfähigkeitsindizes Cp und Cpk. Diese Kennzahlen sind schon deshalb von großer Bedeutung, weil in vielen Fällen der Anwender den Nachweis über einen einwandfreien Prozess verlangt. Welche Parameter für den Prozessqualifizierung herangezogen werden sollen – zum Beispiel Drücke, Temperaturen oder Materialeigenschaften –, kann individuell definiert werden. Folglich lassen sich die Qualitätsvorstellungen des Unternehmens gezielt abbilden.
Auf einer weiteren Ebene erlaubt QS-Stat die Anwendung statistischer Verfahren, um noch detaillierter verschiedene Korrelationen zwischen den unterschiedlichsten Produktionsparametern transparent zu machen. Ein Beispiel wäre die Variation der Einspritztemperatur um soundsoviel Grad, um darzustellen, welche Schwund- und Verzugserscheinungen, mithin Maßänderungen dies zur Folge hat.
Aus dieser Funktionsübersicht wird auch klar, dass die statistischen Analysen auf weitere Daten – neben den eigentlichen Qualitätsdaten des Bauteils – angewiesen sind, um vollumfänglich zu funktionieren. Diese Metadaten stammen aus ganz unterschiedlichen Quellen. Dazu gehören Kenngrößen des Prozesses selbst oder der Peripherie, beispielsweise auch Informationen über die Produktionsmaschine.
Aus der Verschiedenheit der Daten folgt, dass sie auf ganz unterschiedliche Weise zu erfassen und in den Workflow zu schleusen sind. Physikalische Größen wie Einspritzdruck oder Temperatur lassen sich mittels Sensoren feststellen. Sie können bereits beim Scannen automatisch zu den CT-Modellen hinzugefügt werden. Für periphere Informationen stehen frei definierbare Felder zur Verfügung. Andere Daten wie zum Beispiel auf dem Bauteil eingravierte Seriennummern erkennt die Analysesoftware selbst und schreibt sie in dafür vorgesehene Standardfelder. „Unsere CT-Analysesoftware ist in Sachen Metadaten sehr flexibel“, sagt Knopp. „Daten, die wir in unserer Software erfassen, auch die aus externen Systemen, können wir in die Q-Das-Software exportieren, so dass ein Workflow ohne Brüche möglich wird.“ ■
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Bei Bedarf übergibt die Software von Volume Graphics künftig mit den Messwerten auch eine Grafik des Bauteils an Q-DAS Bild: Volume Graphics
