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Zeiss bedient die Trends in der E-Mobilität

Zeiss bedient die Anforderungen der Elektromobilität
E-Mobilität: Weniger Teile messen – aber häufiger und genauer

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Durch den Trend zur E-Mobilität verändern sich die Ansprüche der Automobilhersteller und ihrer Zulieferer an die Mess- und Prüftechnik. Dabei sinkt zwar die Zahl der Bauteile, doch werden die Anforderungen hinsichtlich Maßhaltigkeit höher. Auf einem Technologietag haben Experten von Zeiss aufgezeigt, mit welchen Lösungen diese Herausforderungen zu stemmen sind.

„Die Automobilhersteller kommen durch die Entwicklung Richtung E-Mobilität derzeit mit vielen neuen Anforderungen auf uns zu“, sagte Patrick Stempfle, Projektleiter New Energy Vehicles bei Zeiss, auf dem Technologietag im Quality Excellence Center Stuttgart des Unternehmens Anfang März. Der gesamte Antriebsstrang und zum Teil auch die Karosserie verändern sich im Vergleich zu einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor, sodass auch neue Lösungen für die Qualitätssicherung gefragt sind. „In Summe gibt es in einem Elektroauto durch den Wegfall des klassischen Antriebsstrangs deutlich weniger Bauteile, die vermessen werden müssen. Aber die Anforderungen in Richtung Genauigkeit steigen. Zudem werden zunehmend 100-Prozent-Prüfungen verlangt“, erklärte Stempfle das Szenario. „Wir verfügen bei Zeiss über alle notwendigen Technologien, um alle messtechnischen Anforderungen hinsichtlich Elektromobilität abzudecken. Er nennt Beispiele dafür: Bei der Produktion der Batterie, die rund 30 % der Herstellungskosten eines Elektroautos ausmacht, wird besonders viel gemessen und geprüft: So wird hier beispielweise mit Computertomographie (CT) überwacht, ob die einzelnen Elektroden an der richtigen Position sitzen, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Und mit Multisensor-Koordinatenmessgeräten werden die Elektroden hinsichtlich ihrer Geometrie vermessen; auch die Qualität der durch den Laser erzeugten Schnittkanten ist dabei interessant. CTs liefern zudem Übersicht-Scans zur Stapelqualität der Pouch-Zellen.

Bei der in die Karosserie integrierten Batteriewanne, einem sicherheitskritischem Bauteil, müssen 100-Prozent-Prüfungen vorgenommen werden, um Daten zu dimensionellen Merkmalen zu erhalten und um die Schweißnähte zu überprüfen. Neben taktilen Messungen kommt hier Laser-Triangulation zum Einsatz.

„Die größten Veränderungen für die Messtechnik resultieren indes in neuen Fertigungstechnologien für den Elektromotor“, sagte Stempfe. „Nicht mehr die spanende Fertigung steht hier im Vordergrund, sondern Biegen, Stanzen und Schweißen. So müssen die Hairpins, also die gebogenen Drähte des Elektromotors, überprüft werden. Oftmals kommt hier für den sogenannten Golden-Part-Ansatz die Zeiss-Software Reverse Engineering zum Zug. Das heißt, mit ihr erfolgt nach einem Scan die Flächenrückführung eines Gutteils, gegen dessen CAD-Daten die weiteren Hairpins in der Folge gemessen werden.

Dafür lässt sich auf einem Multisensor-Koordinatenmessgerät O-Inspect der chromatisch-konfokale Weißlichtsensor Dotscan einsetzen, der auch bei diesen hochglänzenden, spiegelnden Oberflächen funktioniert“, so Stempfle. Gleichwohl bestehe auch die Anforderung von Kundenseite, die Hairpins in der Biegemaschinen-Linie zu überprüfen – etwa ob Reste von Isolationslack darauf zu finden sind. „Hier geht kein Weg an Kamerasystemen vorbei, die Messzeiten im Bereich von etwa 100 Millisekunden bieten“, stellt der Zeiss-Experte klar.

Besondere Anforderungen stellen auch die zweistufigen Reduktionsgetriebe, die so leise wie möglich sein sollen. „Die Oberflächenrauheiten der Zahnflanken sind hier ganz entscheidend. Dafür kommen wiederum unsere hochgenauen Koordinaten- oder Oberflächenmessgeräte für den Feinmessraum zum Einsatz“, so Stempfle. Hier ist man ganz klar bei taktilen Sensoren.

Neue Produkte im Bereich optische Messtechnik

Doch beobachtet man auch bei Zeiss, dass für viele Messaufgaben optische Messsysteme gefragt sind, weil sie zum Beispiel schnellere Messergebnisse liefern. „Doch dafür sollte man sich ein wenig mit den Grundlagen der optischen Messtechnik befassen“, mahnte Aksel Göhnermeier, Produktmanager optische Messsysteme bei Zeiss, auf der Veranstaltung in Stuttgart. „Die optische Messtechnik ist weniger intuitiv. Man muss wissen, welches Bild man von einem Objekt erhält und welchen Winkel man wählen muss, um mehr Details zu sehen oder eine höhere Auflösung zu erzielen.“ Im Prinzip müsse man bei jedem Bauteil abwägen, welchen Kompromiss man eingehen wolle.

Göhnermeier gab einen Einblick in die anstehenden Produktneuheiten bei Zeiss im optischen Bereich. Dazu gehört ein neues Koordinatenmessgerät, das in der Grundausstattung mit einem optischen Bildsensor ausgestattet sein wird und eine Messgenauigkeit von 1 bis 2 μm aufweist – vergleichbar also mit dem des digitalen Messprojektors O-Select. Das neue Gerät bietet eine Auflösungsleistung von 200 %. Damit habe man einen guten Kompromiss gefunden aus großem Sehfeld und der Auflösung auch kleinerer Strukturen.

Basis des neuen optischen Koordinatenmessgeräts ist das bewährte Multisensor-Messgerät O-Inspect 322. Ausgeliefert wird es mit der intuitiv zu bedienenden Neo Select Software, die vom O-Select bekannt ist. Bestandteil ist außerdem eine Kamera als Navigationshilfe analog zum Digitalmikroskop Smartzoom. Das heißt, diese fährt automatisch auf die Probe und sorgt für ein größeres Bild. Das neue Messgerät verfügt über eine Wechselschnittstelle für Beleuchtung, sodass optional Ringlicht einsetzbar ist. In Vorbereitung ist bei Zeiss laut Göhnermeier auch ein taktiler Sensor für dieses neue Messgerät. „Doch in erster Linie soll es ein Messgerät sein, das schnelle, einfache optische Messungen ermöglicht“, so der Produktmanager.

Neue Aufgaben im Umfeld der Elektromobilität ergeben sich nach Darstellung von Frank Kalmbach, Leiter des Prüflabors CT bei Zeiss, auch für die Computertomographie. „Der Drehtisch, auf dem das Bauteil im CT liegt, wird jeweils um 0,3 ° gedreht – und dadurch entstehen pro Bauteil zwischen 1500 und 1800 2D-Bilder, die dann zu einer 3D-Voxeldatei zusammengerechnet werden. Dadurch ist im Prinzip die gesamte Klaviatur der Messtechnik möglich“, so Kalmbach. Dies beginnt bei Soll-Ist-Vergleichen und geht über das Suchen und Analysieren von Defekten und die Prüfung von Faserorientierungen in Verbundmaterialien bis hin zur klassischen Messtechnik. „Letzteres ist vor allem dort interessant, wo ein Taster nicht reinkommt“, sagt Kalmbach. Nach seiner Aussage wird die Artefakte-Reduktion immer besser. Und Software-seitig hat Zeiss dafür gesorgt, dass sich die in der Regel zwischen 3 und 20 Gigabyte großen Voxeldatensätze so schnell in eine Datenbank hochladen lassen, dass man sie in Echtzeit mit dem Qualitätsdatenmanagementsystem Piweb auswerten kann. ■


Die Autorin

Sabine Koll

Redaktion

Quality Engineering


Webhinweis

Welche Lösungen für die Elektromobiliät Zeiss im vergangenen Jahr auf der Control gezeigt hat, sehen Sie in diese Video: http://hier.pro/X0ufK

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