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Smartes Messsystem entdeckte Rauheitsunterschiede

Kombination von Künstlicher Intelligenz und 3D-Technik
Smartes Messsystem entdeckt kleinste Rauheitsunterschiede

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Vitesco Technologies nutzt ein 3D-Messsystem, um im Serienbetrieb die Performance und die Qualität einer Laserbearbeitung zu überwachen. Mit der Lösung von Bruker Alicona steht dem Automobilzulieferer zusätzlich zur 3D-Topographiemessung eine Klassifikationssoftware zur Verfügung, die I.O.- und N.i.O.-Oberflächen automatisch erkennt – dank künstlicher Intelligenz.

Das Herzstück jedes Fahrzeugs ist der Antrieb. Dafür steht Vitesco Technologies, das auf die Herstellung moderner Antriebstechnologien für eine saubere und nachhaltige Mobilität spezialisiert ist.

Optimierte Antriebstechnologien, die zur Reduktion von Stickstoffemissionen (NOx) beitragen, lassen sich unter anderem durch kluge Lösungen in der Abgasnachbehandlung umsetzen. Dazu zählt auch die Entwicklung von NOx-Abgassensoren, die in der Fertigung mitunter kritische Prozessschritte durchlaufen. Ein entscheidender Verfahrensschritt ist die Anwendung von modernen Reinigungstechnologien, bei der eine Oberfläche zum Beispiel mittels gepulster Laserstrahlung bearbeitet und so für nachstehende Verfahren vorbereitet wird.

Der Bereich „Technical Cleanliness and Cleaning Technologies“ ist das Fachgebiet von Hermann Hämmerl, Senior Process Engineer in der zentralen Manufacturing-Technologies-Abteilung der Business Unit Sensing & Actuation. Er koordiniert die Prozessentwicklung für neue Technologien bis hin zu deren Einführung im weltweiten Werke-Verbund des Automobilzulieferers. Dazu gehört auch, „nach Methoden zu suchen, die die Überprüfung des Prozessergebnisses ermöglichen“, erklärt er.

Im konkreten Fall war Hämmerl verantwortlich für die Implementierung eines neuen Laser-Reinigungsprozesses, der Druckgussoberflächen für die nachfolgende Verklebung am Elektronikgehäuse eines NOx-Abgassensor vorbereiten soll. Die mittels Laser erzeugte Oberfläche hat Einfluss auf die Beständigkeit der Verklebung, und Messtechnik soll dazu beitragen, die Funktion des Sensors im Fahrzeugbetrieb langfristig zu gewährleisten.

Bei der Suche nach der richtigen Messmethode galt es, eine Hürde zu überwinden. Da es sich um einen neu eingeführten Prozess handelte, waren keine geeigneten Mess- oder Analysemethoden bekannt, die in der Fertigung hätten angewendet werden können. Fündig wurde man letzten Endes in einem 3D-Messmittel von Bruker Alicona. Dieses bietet zusätzlich zur 3D-Tiefenmessung eine Oberflächenklassifikationssoftware, welche die automatische Unterscheidung von IO. und NIO ermöglicht.

Bereits minimale Prozessschwankungen in der Laserbearbeitung führen zu kleinsten Veränderungen der Mikro-Oberflächengüte der bearbeiteten Druckgussoberfläche. Diese können schon einen entscheidenden Einfluss auf die Beständigkeit der Verklebung haben.

Bei der Evaluierung verschiedener Messmittel wurde also großer Wert auf die Eigenschaft gelegt, auch sehr kleine Rauheitsunterschiede erkennen zu können. Auf diese Weise lässt sich verifizieren, ob spezifizierte Toleranzen auch bei Prozessänderungen eingehalten werden.

Mit konventionellen, profilbasierten Verfahren ließ sich die spezielle Rauheit der Druckgussoberfläche nicht ausreichend quantifizieren, weswegen Vitesco Technologies für diese Anwendung auf optische Messtechnik umgestiegen ist und heute das Messsystem Infinitefocus SL im Serienbetrieb im Einsatz hat. Dieses erkennt auch kleinste Rauheitsunterschiede der laserbehandelten Druckgussoberfläche. Abweichungen im Laser-Cleaning-Prozess lassen sich schnell identifizieren. So ist es möglich, entsprechend zeitnah zu reagieren, indem zum Beispiel Anlagenparameter angepasst werden.

System trainiert an Positiv- und Negativ-Beispielen

Das Messsystem bietet noch einen weiteren Benefit, der signifikant zur Effizienz der gesamten Prozesskette beiträgt. Es handelt sich dabei um eine Automatisierungsoption basierend auf Künstlicher Intelligenz, die automatisch eine IO-Oberfläche von einer NIO-Oberfläche unterscheidet. Die entsprechende Auswertung basiert auf einer Kombination von 2D-Texturdaten und 3D-Topographiedaten, die während des Prüfprozesses analysiert werden. Über einen so genannten Klassifikator werden dem Messsystem beziehungsweise der Klassifikationssoftware sowohl Positiv- als auch Negativbeispiele („Golden Samples“) trainiert, die in der seriennahen Überwachung die automatische Erkennung von IO- und NIO-Druckgussteilen ermöglichen.

Ein fertigungstaugliches Messsystem hat viele Facetten. Zum einen ist da die Notwendigkeit, für den Einsatz in der Produktion eine entsprechende Robustheit, Messgeschwindigkeit und Wiederholgenauigkeit mitzubringen. Zum anderen braucht es einen Messablauf, der es jedem Operator in der Fertigung ermöglicht, eine Messung durchzuführen, ohne dabei spezifische Kenntnisse zum Messsystem zu haben.

Automatisierung ist ein zukunftsweisendes Stichwort bei Vitesco Technologies. Derzeit wird mit einer halbautomatischen Messung gearbeitet, allerdings sind weitere Schritte in Richtung Vollautomatisierung schon im Gespräch. Vitesco evaluierte bereits weitere Messmittel von Bruker Alicona und ist zu dem Schluss gekommen, dass hier auch kollaborierende Roboter ohne Einschränkung eingesetzt werden können. ■

Alicona Imaging GmbH
Dr.-Auner-Straße 21a
8074 Raaba, Österreich
Tel. +43316403010700
www.alicona.de


Die Autorin

Astrid Krenn

Marketing Director

Bruker Alicona

www.alicona.com



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