Die optische Messtechnik liegt im Trend. Sie erobert zunehmend mehr Anwendungsgebiete. So bieten sich in der Automobilindustrie in der gesamten Herstellung und Weiterverarbeitung von Bauteilen Einsatzmöglichkeiten. Dazu gehören etwa die Messung von Mikrozahnrädern, Feinwerk- und Antriebstechnik sowie die Oberflächencharakterisierung von Bremsbelägen.
Ein Beispiel ist der Einsatz des 3D-Messsystems Infinitefocus von Alicona beim Zulieferer Kendrion, der unter anderem High-Tech-Komponenten und Systeme für Fahrzeuge herstellt – wie zum Beispiel Diesel- und Benzineinspritzanlagen sowie Motormanagement- und Assistenzsysteme.
Das System prüft dort die Rundheit und Oberflächenbeschaffenheit von Ventilsitzen. Mit der optischen 3D-Technologie seien Geometriemessungen an Bauteilpositionen möglich, die taktil schwer erreichbar wären, erklärt Stefan Steimle, Leiter des Qualitätsmanagements bei Kendrion. „Dazu gehört zum Beispiel die Messung der Koaxialität der Kegelachse zur Achse des Außenzylinders.“ Eine optimale Koaxialität verhindert einseitige Abnützungen der Dichtflächen. Dafür müssen die Abweichungen der Achsen in einem Bereich von 0.0100 mm sicher bewertet werden können.
Mit dem Infinitefocus wird das Bauteil aus unterschiedlichen Richtungen gemessen, wobei eine hochpräzise Dreh- und Schwenkeinheit zum Einsatz kommt. Die Einzelmessungen werden zu einem kompletten hochgenauen 3D-Datensatz kombiniert.
Zudem wird die Rauheit der Ventilsitzfläche sowohl profilbasiert als auch flächenhaft (ISO 25178) gemessen. Um feststellen zu können, ob optimale Bedingungen für das Medium bei der Durchströmung des Ventilbereichs herrschen, werden auch der Durchmesser des Innenzylinders und der Radius der Kante beziehungsweise die Gratfreiheit zwischen Innenzylinder und der Kegelform des Ventiles gemessen.
Ziel bei der Einführung des optischen 3D-Messsystems sei die Reduzierung der Fertigungskosten gewesen. „Genau das haben wir erreicht“, so Steimle. „Wir waren in der Lage, die Ausschussrate unserer Fertigung signifikant zu senken, da Dichtheitsprobleme zweifelsfrei mit geometrischen Eigenschaften der beteiligten Komponenten in Verbindung gebracht und optimiert werden konnten.“
Geringere Fertigungskosten sind ein wichtiges Ziel, das Alicona mit seinen Lösungen ins Visier nimmt. Der Messtechnikspezialist verfolgt aber einen noch breiteren Ansatz. Der Anbieter hat sich Smart Manufacturing auf die Fahnen geschrieben – auch bekannt unter dem Begriff Industrie 4.0. Die Technologien wie zum Beispiel Infinitefocus sind ein Baustein in diesem Konzept.
„Die wenigsten Hersteller haben einen Überblick über die Qualität, die sie fertigen. Sie überlassen dies stattdessen dem Maschineneinsteller oder dem Produktionsleiter“, sagt Alicona-Geschäftsführer Stefan Scherer. Das soll Smart Manufacturing ändern. Alle Systeme – von der Produktion über die Konstruktion bis zur ERP-Software – sind dafür miteinander vernetzt und tauschen Daten aus.
Die Alicona-Geräte fügen sich in dieses Konzept ein. „Wir stellen die Schnittstellen und das Knowhow für die Einbindung in die Unternehmensarchitektur bereit“, erklärt Scherer.
Dank dieser Vernetzung lasse sich zum Beispiel frühzeitig feststellen, ob sich die gefertigte Qualität in einem Werk verändert. „Man könnte das Preventive Production nennen“, so der Geschäftsführer.
Die Messtechnik ist dabei ein integraler Bestandteil der Fertigung. Ziel von Alicona ist es, dass sie als solcher proaktiv schon während der Fertigung eingreift und die Produktion korrigiert , wenn ein Bauteil nicht den richtigen Toleranzen entspricht.
Closed Loop sorgt für Gutteile ab dem ersten Bauteil
Scherer spricht dabei vom so genannten Closed-Loop-Ansatz. Produktionssysteme, Maschinen und Messtechnik bilden einen geschlossenen und miteinander kommunizierenden Kreislauf, der es ermöglicht, das Erstteil bereits als Gutteil zu produzieren. Die eingebundene Messtechnik verifiziert bereits in einem sehr frühen Fertigungsstadium Dimensionen, Toleranzen und Oberflächengüte. Erkennt der Messsensor, dass ein Bauteil fehlerhaft ist, wird diese Information im Produktionskreislauf eingespeist. Closed Loop sei vor allem dann sinnvoll, wenn bei einem Fertigungsschritt viele Parameter einzustellen sind, so Scherer.
Die Voraussetzung zur Implementierung von Smart Manufacturing sind seiner Meinung nach vollständig automatisierte Messsysteme, die jeder Werker ohne Messtechnikvorkenntnisse bedienen kann.
Doch auch wenn diese Bedingungen erfüllt sind, sollte man den Aufwand nicht unterschätzen. Denn der sei groß, weil die IT und die Maschinenparks in den Unternehmen in der Regel sehr heterogen sind, meint Scherer. Daher sei ein entsprechendes Projekt immer mit sehr viel Consulting verbunden. „Außerdem ist Smart Manufacturing in der Philosophie der meisten Firmen noch nicht verankert. Den Unternehmen sollte klar sein, dass sie dabei zunächst in Zeit und Personal investieren müssen.“
Der Aufwand wird sich seiner Meinung nach aber lohnen. „Ein besserer Überblick über die produzierte Qualität ist essenziell für den Erfolg. Denn das wichtigste Entscheidungskriterium für den Kunden ist schließlich die Qualität.“ ■
Der Autor
Markus Strehlitz
Redaktion
Quality Engineering
Webhinweis
Einen Einblick in den Einsatz von Infinitefocus und in die automatisierte 3D-Messtechnik geben diese Videos:
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