Für beschleunigte Messprozesse

Bis vor einigen Jahren genügte vielen Autobauern eine erfolgreiche Erstmusterprüfung, um die Komponenten für beispielsweise sieben Jahre freizugeben. Inzwischen müssen Zulieferer wie die Peter Wahl GmbH & Co. KG im unterfränkischen Kreuzwertheim oftmals die Qualität eines jeden Teils jährlich im Rahmen von Requalifikationsprüfungen nachweisen. „Der Messaufwand steigt und steigt“, sagt Geschäftsführer Peter Kerber.

Der Mittelständler Wahl produziert unter anderem Komponenten für Karosserien, Schiebedächer, Cabriolet-Verdecke, Schließsysteme und Airbags. Dabei handelt es sich um Stanz- und Ziehteile, Feinschneid-, Folgeverbund- und Kunststoffkomponenten sowie Metall-Kunststoff-Verbundteile. Zudem stellt das Unternehmen einen Großteil der benötigten Werkzeuge her.

Bei einem jährlichen Messaufwand von insgesamt rund 5 000 Stunden kamen der Qualitätsmanager und die beiden Messtechniker kaum noch hinterher. Und die Koordinatenmessgeräte Contura und Duramax waren komplett ausgelastet. Das Management plante daher die Einstellung von zwei weiteren Messtechnikern und fasste die Anschaffung einer zusätzlichen Messmaschine ins Auge.

Welches Messgerät infrage kam, stand für Qualitätsmanager Willi Sauer schon so gut wie fest: eine zweite Contura. Das 2008 angeschaffte Messgerät war für den passionierten Westernreiter bis dato das beste Pferd im Stall. Er und seine Kollegen waren sehr zufrieden mit deren Genauigkeit, Schnelligkeit und Flexibilität.

Doch dann bekam Sauer 2013 bei Zeiss das Messgerät Accura vorgeführt, das sich gerade in der Weiterentwicklung befand. Es glich in vielem dem Koordinatenmessgerät. „Doch es versprach einen noch flexibleren Einsatz“, erinnert sich der Qualitätsmanager. Die neue Generation des Multisensormessgeräts wurde nämlich neben den taktilen Messköpfen auch auf den Einsatz eines optischen Sensors ausgelegt, den Linescan. Sauer und sein Chef waren Feuer und Flamme. Der Haken war nur, dass sich Messgerät und Sensor noch in der Entwicklung befanden. Doch die beiden waren sich einig: „Dann gehen wir diesen Entwicklungsschritt einfach mit.“

Im Frühjahr 2014 stand das Messgerät tatsächlich bei Wahl im Messraum: Der Mittelständler war Pilotkunde, um die neue Accura-Generation zur Marktreife zu bringen. Dazu gehörte eine intensive Betreuung durch Zeiss sowie ein ständiges Feedback seitens Wahl zu den Erfahrungen mit der neuen Technologie. „Wir haben es nicht bereut“, ist der Qualitätsmanager zwei Jahre später überzeugt, „Mit dem Messgerät bewältigen wir heute Messaufgaben, die wir früher nicht lösen konnten.“

Verantwortlich dafür ist nicht zuletzt der Linescan, einer von inzwischen drei optischen und sechs taktilen Sensoren, die auf dem Multisensormessgerät zum Einsatz kommen können. Der Lasersensor erfasst die Geometrie eines Werkstücks mit bis zu 250 000 Punkten pro Sekunde. So digitalisiert er dessen Form innerhalb weniger Minuten – und das vollflächig.

Der Einsatz des Linescan auf dem Messgerät Accura hat den Autozulieferer in mehrfacher Hinsicht weitergebracht: Erstens beschleunigt dieser die Optimierung der Spritzgießwerkzeuge. Dadurch, dass er die tatsächliche Geometrie der Kunststoffteile digital abbildet, können die Mitarbeiter diese nun direkt mit dem CAD-Modell des Werkzeugs in Beziehung setzen. Die Konstrukteure sind so in der Lage, die Werkzeuge in der frühen Entwicklungsphase viel schneller richtig auszulegen. „Diese Datenrückführung ließ sich vor Einführung des Messgeräts gar nicht realisieren“, blickt Geschäftsführer Kerber zurück, „Wir haben damit den Prozess der Werkzeugoptimierung deutlich verkürzt.“

Ein zweiter Vorteil des optischen Sensors ist für Wahl, dass dieser berührungslos misst. So wird er selbst biegsamen Kunststoffteilen gerecht. Denn diese verformen sich selbst bei dem nur sehr leichten Antastdruck des Messtasters – mit der Folge verfälschter Messwerte.

Fortschritte machte Wahl mit dem Linescan auch bei der Messung von Werkstücken mit Freiformflächen. Diese machen bei dem Automobilzulieferer inzwischen einen Großteil aller produzierten Komponenten aus. „Bei vielen Bauteilen mit Freiformflächen kommen wir mit einem taktilen Messsystem nicht mehr ans Ziel“, erklärt Kerber. Eine sinnvolle Aussage über die Teilegeometrie und damit über die Qualität lassen sich in diesen Fällen nur durch die Erfassung ganzer Flächen treffen, wie sie der Linescan ermöglicht.

Denn weil dieser die Form- und Lagetoleranzen ermittelt, kann schnell, und zwar virtuell, geprüft werden, ob die einzelnen Komponenten nach der Montage zusammenpassen. Früher wurden Fehler dagegen nicht selten erst durch gescheiterte Einbauversuche beim Kunden vor Ort sichtbar. Sauer ist deshalb auch nicht verwundert, dass „viele Kunden mittlerweile einen optischen Scan als Teil der Messdokumentation wünschen“.

Taktile Sensoren sind seiner Meinung nach dennoch nicht überflüssig. Mit einer hohen Präzision erfassen sie die nach wie vor erforderlichen Zeichnungsmaße. Die Toleranzen, deren Einhaltung dadurch überprüft wird, liegen bei den von Wahl produzierten Feinschneid- und Kunststoffteilen beispielsweise bei 0,02 bis 0,03 mm, etwa bei einer Bohrung. Die Form- und Lagetoleranzen bei Flächen, deren Einhaltung die optische Messung sicherstellt, bewegen sich bei Wahl normalerweise im Bereich zwischen 0,2 und 1 mm.

Die meisten Stanzteile mit einer gewissen Materialstärke und Größe misst der Automobilzulieferer heute immer noch ausschließlich taktil, etwa mit dem Messkopf Vast XT Gold. Bei fast allen anderen Teilen ist jedoch eine Kombination aus taktiler und optischer Messung inzwischen die Regel. Innerhalb weniger Sekunden wechselt die Accura zwischen taktilem und optischem Messkopf. Erstellt werden die Messprogramme in beiden Fällen mit der Software Zeiss Calypso.

Durch die gegenseitige Ergänzung von taktiler und optischer Messung sind auch die einzelnen Messungen bei Wahl schneller geworden. So benötigte beispielsweise der Tastsensor früher 45 min, um alle notwendigen Maße eines Spannhebels für ein Cabriolet-Verdeck aufzunehmen. Heute werden nur noch bestimmte Merkmale taktil erfasst und alle anderen optisch. Mit der Folge, dass jetzt innerhalb von insgesamt 20 min sowohl alle benötigen Zeichnungsmaße als auch sämtliche Form- und Lagetoleranzen des Metall-Kunststoff-Verbundteils erfasst sind. Für Kerber und Sauer war das Grund genug, um über die Anschaffung eines weiteren neuen Messgeräts nachzudenken. Sauer: „Wir überlegen tatsächlich, ob wir nicht unsere Lieblingsmaschine, die Contura, verkaufen und uns noch eine Accura mit Linescan anschaffen.“ ■

Judith Schwarz

Storymaker

im Auftrag von Zeiss

Wie der Lasersensor Linescan arbeitet, sehen Sie in einem Video von Zeiss – einfach über das Einscannen des QR-Codes oder über diesen Link: https://goo.gl/wt9iVW