Schnelle Prozesse durch automatisierte Qualitätssicherung umgeformter Blechbauteile

Natalie Stecula, GOM

Kürzere Produktzyklen bei steigenden Stückzahlen führen bei den Automobil-zulieferern zu immer kürzeren Projektlaufzeiten. Die Nachfrage nach Blechteilen auf hohem Qualitätsniveau beschleunigt sich zudem, da auch die Ansprüche an Funktionalität und Sicherheit der Bauteile zunehmen. Um diesen steigenden Marktanforderungen gerecht zu werden, setzt die Metalsa Automotive GmbH, Zulieferer der Automobilindustrie, auf automatisierte Bauteilinspektion.

Automatisierte Messverfahren erzielen in der industriellen Fertigung einen höheren Durchsatz und tragen gleichzeitig zu einer hohen Prozesssicherheit bei. Diese Erkenntnis hat den die Metalsa Automotive GmbH dazu gebracht, auf automatisierte optische Messsysteme umzustellen. Das Unternehmen mit Sitz in Bergneustadt fertigt vor allem Fahrwerksmodule, Karosseriestrukturen sowie Sicherheitssysteme.

Für die serienmäßige Qualitätskontrolle setzt Metalsa seit 2013 eine schlüsselfertige Plug-and-Play-Messzelle von GOM ein. Dadurch kann das Unternehmen die Inspektion der Blechteile automatisiert ablaufen lassen, wodurch sich Zeit und Kosten sparen lassen.

Der Sensor als Kern der Scanbox ermöglicht das präzise Messen von reflektierenden Blechteilen

Präzise Messung von reflektierenden Blechteilen

Das 1956 gegründete Unternehmen setzt die automatisierte Messzelle neben dem Werkzeugbau vor allem für die Serienkontrolle ein. Blechteile wie Front-Ends, B-Säulen oder Sicherheitskomponenten wie Überrollbügel werden bei Metalsa automatisch und optisch gemessen. „Die Zeiteinsparung gegenüber der taktilen Messung ist ein riesiger Vorteil“, erklärt Messexperte Marcus Girndt.

Die Qualitätskontrolle der abgepressten Bauteile vollzieht sich bei Metalsa in einem zweistufigen oder bei Zusammenbauten in einem dreistufigen Prozess. Nachdem die warmgeformten Bauteile aus der Presse gefallen sind, werden sie das erste Mal vollflächig in der Scanbox gemessen. „In diesem ersten Schritt geht es erst einmal darum, Form und Abmaße fertigungsnah zu kontrollieren“, erklärt der Leiter der Qualitätstechnik. Das Teil ist dann zwar geformt, besitzt aber noch keine weiteren Merkmale. Diese erhält es erst später beim Laserbeschnitt.

„Wir messen die Teile vor dem Beschnitt das erste Mal in Serie um sicherzustellen, dass wir keine Teile weiterverarbeiten, die die gewünschten Maße nicht einhalten“, so Girndt. Die vollflächigen Messergebnisse werden bei dieser ersten Messung gegen den CAD-Datensatz kontrolliert. „Das macht die Scanbox automatisch“, führt er aus. Dabei werden neben den Flächenabweichungen zum CAD auch die Form- und Lagetoleranzen abgeleitet.

Wenn der Messplan einmal als Vorlage in der Atos-Software gespeichert ist, laufen sowohl Messung als auch Inspektion automatisiert ab. Die Messaufnahmen für die bei Metalsa gefertigten Bauteile sind dafür mit einem Barcode versehen. Dieser wird über einen Barcode-Scanner eingelesen, woraufhin die Messzelle den gesamten Messablauf sowie den Prüfbericht selbstständig abspielen lässt. Für die Inspektion der Oberfläche wird das Bauteil virtuell ausgerichtet. Da Bohrungen und Beschnittkanten noch nicht vorhanden sind, zieht die Software markante Formbereiche als Referenz heran. Anhand dieser kann das Bauteil virtuell optimal ausgerichtet werden. Das ermöglicht die Formanalyse der Teile vor dem Laserbeschnitt. „Das würde taktil bei unseren Stückzahlen überhaupt nicht funktionieren“, erklärt Girndt, „bei einer B-Säule müssten für die Formanalyse hunderte bis tausende Messpunkte genommen werden. Das entspricht ungefähr 60 Seiten Prüfbericht. Stattdessen haben wir nun die bildhafte Auswertung, die über einen Farbplot auf einen Blick aussagekräftig ist – und wir sparen mit der optischen Messung zwei Drittel der Zeit ein.“

Lochpositionen und Konturschnitt

Wenn die Form des Bauteils dem tolerierten Bereich entspricht, geht es mit dem Laserschneiden weiter. Das Bauteil erhält charakteristische Merkmale wie Löcher und den Konturschnitt.  Anschließend erfolgt die zweite Messung, bei der nicht mehr die Geometrie, sondern jener Laserbeschnitt kontrolliert wird.

Lochlage, Beschnitt der Löcher sowie die vollständige Außenkontur des Bauteils werden mit einer Genauigkeit im Zehntelmillimeterbereich geprüft. Je nach Anforderung erfolgt die Auswertung anhand konkreter Messpunkte oder als bildhafte Darstellung. Abweichungen zum CADModell werden farbig gekennzeichnet und in Form von Fähnchen oder Tabellen entnommen.

Analyse und Trendermittlung

Entsprechen die gefertigten Einzelkomponenten dem Toleranzbereich, gehen sie entweder direkt um Kunden oder sie werden zur Weiterverarbeitung in den Zusammenbau gebracht. Die  zusammengeschweißten Teile werden ebenfalls mit der optischen Messmaschine geprüft.

Flächen- und Beschnittpunkte sowie Lochlagen werden bei den zusammengebauten Komponenten serienmäßig kontrolliert. „Wir wollen vor allem wissen, ob das komplette Teil nach dem  Zusammenfügen noch immer passt und ob die Formgenauigkeit weiterhin gegeben ist“, erklärt Girndt.

Darüber hinaus führt Metalsa Trendanalysen mit der Messmaschine durch. Dabei werden mehrere Messungen zueinander verglichen und ein Werteverlauf ermittelt. „Wir nutzen diese Funktion beispielsweise bei der Fertigung von B-Säulen. Diese werden bei uns auf zwei verschiedenen Schweißanlagen gefertigt, müssen aber trotzdem exakt dieselbe Form aufweisen.“ Durch die Trendanalyse erkennen die Messtechniker bei Metalsa schnell, ob auf einer der beiden Anlagen beispielsweise Verschleiß entsteht, was zu fehlerhaften Teilen führen könnte.

Die einfache und intuitive Bedienung der Messmaschine führte bei Metalsa dazu, dass auch Mitarbeiter ohne messtechnische Vorkenntnisse die Anlage bedienen können. Mitarbeiter aus der Produktion beispielsweise werden eine halbe Stunde eingewiesen und können die Anlage anschließend mühelos handhaben. „Das ist ein großer Pluspunkt, wenn man bedenkt, dass wir in kontinuierlichen Schichten produzieren und eigentlich ununterbrochen gemessen werden muss, um die hohe Stückzahl zu bewältigen“, erklärt der Messexperte.

Da sämtliche gemessene Datensätze automatisch gespeichert werden, können sie für Trennprojekte jederzeit erneut aufgerufen und weiterverarbeitet werden. „Egal welche Informationen wir für andere Projekte brauchen – ein zweites Aufspannen des Teils ist nicht nötig, da wir vollflächige Daten aus allen Messungen haben.“ Vor allem drei Aspekte haben aus Sicht des Messtechnikers den Wert der Investition bestätigt: die hohe Benutzerfreundlichkeit, die deutliche Einsparung bei der Messzeit sowie die vollflächigen Ergebnisse der optischen Messung.

 

2017-12-28 Schnelle Prozesse durch automatisierte Qualitätssicherung umgeformter Blechbauteile
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