Bauteilprüfung leicht gemacht

Für einen Automobilzulieferer hat Vogt Ultrasonics eine vollautomatische zerstörungsfreie Kardan Gelenkwellen-Prüfanlage entwickelt. Die Proline Ultraschallprüflösung – bestehend aus dem Proline USB Ultraschallprüfgerät sowie der Prüf-und Auswertesoftware Proline Plus – kann mit einer SPS oder ERP-Schnittstelle interagieren und bietet flexible Softwaremodule für ein breites Anwendungsspektrum. PC-gestützt ist es direkt in die Produktionslinie integrierbar. Prüfpläne lassen sich bauteil- oder prüfungsspezifisch erweitern. Eine Remote-Verbindung ermöglicht schnelle Updates und den flexiblen Kundenservice einer modernen Produktion. Das Proline-Ultraschallsystem dient der Prüfung unter anderem von Schweißnähten auf Durchschweißung, Binde- und Volumenfehler. Es kontrolliert Löt- und dickere Beschichtungsverbindungen und überwacht Wanddicken. Für Klein- und Großserien-Prüfung einsetzbar, eignet es sich neben der Neuausrüstung auch besonders für die Modernisierung vorhandener Prüfanlagen.

Um einer Beschädigung vorzubeugen, dürfen viele Bauteile während der Produktion nicht mit Wasser in Kontakt kommen. Deshalb hat das Unternehmen jüngst eine prozesssichere tauchfreie, automatisierte und produktionsbegleitende Prüfung für wassersensitive Bauteile entwickelt. Das Fehlerrestrisiko wird durch die automatisierte Prüfung im Rahmen einer Null-Fehler-Strategie minimiert. Diese Proline Prüfsysteme arbeiten bei Verwendung der Bubbler-Technik komplett tauchfrei. Dies stellt nicht nur die Fehlerfreiheit der Bauteile sicher, sondern minimiert gleichzeitig die Zeit des Prüfprozesses, da die Trocknung der Bauteile entfällt.

Für einen Zulieferer der Automobilindustrie entwickelte das Unternehmen ein Proline-Custom Prüfsystem für die Schweißnahtprüfung (axial/radial) teilbestückter Differentiale in der Produktion. Dieses flexible Bubbler-Prüfsystem kann beliebig viele Differentialtypen mit individuellen Prüfanforderungen automatisiert untersuchen. Die Umrüstung erfolgt schnell und einfach durch bauteilspezifische Adapter – ein großer Vorteil bei minimalen Losgrößen. Das System kann durch eine Designanpassung in die Produktionskette integriert und voll automatisiert durch Roboter gesteuert werden. Zwei Prüforte mit je einer individuellen Prüfkopfpositionierung sorgen für maximale Variabilität. Die Prüfung eines Bauteils erfolgt in weniger als 30 s, inklusive Rüstzeit, Prüfung, Bewertung und automatischer Farbmarkierung.

Die Aufnahme der Bauteilkennung erfolgt über Data Matrix Code (DMC), was die Rückverfolgbarkeit des Prüfergebnisses eines Bauteils sichert. Die bedienerfreundliche Prüf- und Auswertesoftware erzeugt ein übersichtliches Prüfprotokoll nach Vorgaben der Anwender. Die Prüfergebniskommunikation mit dem übergeordneten Kundensystem erfolgt via Profinet Schnittstelle.

Für einen weiteren Zulieferer der Automobilindustrie hat Vogt Ultrasonics das Proline Scan 6-Achsen-Prüfsystem für die Laborprüfung gefertigt. In der taktgebundenen, produktionsbegleitenden Inlineprüfung wird kostenbedingt ein kurzer Ein-Linienscan mit einem großen Schallfeld genutzt, um eine schnelle Bauteilsortierung vorzunehmen. Die aussortierten Bauteile werden anschließend automatisiert einer zweiten zerstörungsfreien Prüfung unterzogen, um gegebenenfalls vorhandene Fehlerbereiche festzustellen.

Im Gegensatz hierzu kommt es im Prüflabor darauf an, kleinste Fehler in der Schweißnaht zu detektieren und präzise zu orten, um in Korrelation mit der zerstörenden Prüfung die Schweißparameter und so den Schweißprozess zu optimieren. Der Kunde produziert in diesem Fall verschiedene Anlasszahnkränze mit einer großen Schweißnahttiefe sowie einer hohen Prüfempfindlichkeit (Poren ≥ 0,3 mm). Aufgrund dieser Vorgaben ist der Einsatz eines Ein-Linien-Scans ausgeschlossen. Um kleinste Fehler präzise zu vermessen, werden ein Mehrlinien-Scan (Flächenscan) und ein Prüfkopf mit einem kleinen Schallfeld von 0,4 mm genutzt. Durch die intuitive Bedienung der Prüf- und Auswertesoftware lassen sich Prüfpläne mit nur wenig Schulungsaufwand durch den Anwender selbst erstellen. Die Hinterlegung unterschiedlicher Prüfpläne ermöglicht die Prüfung verschiedener Bauteiltypen ohne Aufwand.

Mit der Rasterauswertung werden nur die verschweißten Bereiche geprüft. In der Schweißnaht vorhandene Aussparungen, die geometrisch bedingt Ultraschallanzeigen verursachen, werden erkannt und in der Bewertung ausgeklammert. Die Software zeigt neben dem Ultraschall HF-Bild (A-Bild) ortsgetreu und in Farbstufungen auch bildgebende Linien- und Mehrlinienscans ( B, C- und D-Bilder). Sie steuert den Prüfablauf und liefert Informationen wie Start-, Stopp-, Gut-, Schlecht-Signale, Statistik bis hin zur grafischen Darstellung der Ultraschallsignalamplituden, -laufzeiten oder Signalkombinationen.

Das Proline Scan Ultraschallprüfsystem eignet sich sowohl für den Laborbetrieb als auch zur Überwachung von Bauteilserien. Es verbindet eine flexible Mechanik mit dem hochleistungsfähigen Proline USB Ultraschallprüfgerät und der modular aufgebauten, bedienerfreundlichen Proline PLUS Prüf-und Auswertesoftware. Es verfügt über eine X-, Y- und Z-Achse, einen Drehteller (W-Achse) sowie einen mechanischen Prüfkopfmanipulator mit einem großen Arbeitsbereich (a,b-Winkel) auf. Dank des Scan-Bereichs von 600x700x400 mm und der Universalteileaufnahme des Drehtellers eignet sich das Prüfsystem neben der Schweißnahtprüfung ebenso zur Volumenprüfung oder Wanddickenmessung und kann im Tauch- oder Bubblertechnik-Verfahren betrieben werden. Neben rotationssymmetrischen Teilen eignet sich die Anlage zudem auch für die Prüfung von Platten und Blechen. Das System kann optional mit Wasserumwälzung, -filterung, -temperierung sowie Bubblerpumpe, Trocknungsanlage und Sicherheitseinrichtungen wie ein Lichtvorhang erweitert werden.

Das Inline-Ultraschallprüfsystem Spotline wurde für den Einsatz im Rohbau von Automobilkarosserien entwickelt. Es kombiniert die in Schweißrobotern integrierte Ultraschall-Prüfung mit einem speziellen Datenmanagementsystem. Direkt in die Schweißzangen integrierte Ultraschall-Sensoren sorgen für eine 100-%-Prüfung während des gesamten Schweißvorgangs. Die Ultraschall-Signale werden pro Schweißzange an einen Spotline-Ultraschall-Client geleitet. Dieser wertet die Ultraschallinformationen mit Hilfe von Fuzzy-Logic und neuronaler Netztechnik aus. Die Prüfergebnisse werden online vom Client in die SQL-Datenbank des Spotline-Servers übertragen und nach Zangen, Bauteilen, Datum und Uhrzeit getrennt abgespeichert. Die Anlagenwarte, Schweißfachabteilungen und der Administrator erhalten schließlich grafisch aufbereitete Ergebnisdarstellungen per Schnittstelle direkt an ihre jeweiligen Arbeitsplätze.

Das Inline-Schweißpunktprüfsystem zeichnet sich insbesondere durch eine schnelle Bewertung wie auch unterstützende Steuerung des Schweißprozesses aus. Neben der Reduzierung des Produkthaftungsrisikos aufgrund ISO- und VDA-gerechter, lückenloser Dokumentation ermöglicht es ein hohes Potenzial an Kosteneinsparungen – ob durch verringerten Ausschuss, reduzierter Nacharbeit, geringeren Prüfkosten oder beschleunigter Freigabe geprüfter Karosserien.

Mit dem Prüfgerät Phasis One hat Vogt Ultrasonics zudem das erste mobile Phased Array Spotweld Inspection System entwickelt – mit einer sehr hohen physikalischen Auflösung des Schweißlinsendurchmessers widerstandsgeschweißter Punkte von Stahl- und Aluminiumblechen. Es gibt Auskunft über den Durchmesser der Schweißlinse, die Restwandstärke im Bereich der Verschweißung sowie die Schallschwächung durch Gefügeumwandlung als mögliche Bewertungskriterien für Zinkhaftverbindungen.

Die Ultraschallprüfung mit diesem System deckt Blechstärken von 0,7 mm bis 5 mm ab. Die bildgebende Darstellung der Phased Array Technologie garantiert eine sichere Auswertung der Prüfergebnisse. Der erzeugte Querschnitt des Schweißpunkts mit farblicher Tiefendarstellung der verschweißten Bereiche lässt Fehler in der Schweißung wie zum Beispiel Poren oder eine zu kleine Schweißlinse erkennen. Mit Einfrieren eines Flächenbilds erzeugt das Prüfsystem automatisiert einen Bewertungsvorschlag. 121 Ultraschallelemente als 11×11 Matrix erzeugen eine physikalische Auflösung besser als 0.35 mm des Schweißlinsendurchmessers.

Bei jeder Prüfung werden mehr als 700 Messpunkte aufgenommen. Wie bei der konventionellen Schweißpunktprüfung in der Produktion mit nur einem Ultraschallelement können jetzt sehr präzise circa 500 bis 800 Prüfpunkte pro Schicht und Gerät überprüft werden. Die Ankopplung der Prüfköpfe an den Prüfling erfolgt in Bubbler-Technik mit der bewährten Wasservorlaufstrecke und einer flexiblen Gummifolienankopplung. Die Prüfzeit beträgt nur wenige Sekunden pro Punkt. Dank robustem Alugehäuse, geringem Gewicht und einer langen Batterielaufzeit eignet sich Phasis One ideal für den mobilen Einsatz. Die Prüf- und Auswertesoftware Phasis Device ist für den schnellen Einsatz in der Produktion konzipiert, sie garantiert eine intuitive Bedienbarkeit bei nur geringem Schulungsbedarf. ■