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Optische Messtechnik verkürzt die Zykluszeiten beim Automobilzulieferer Benteler

Qualitätssicherung
Optische Messtechnik verkürzt die Zykluszeiten beim Automobilzulieferer Benteler

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Der Automobilzulieferer Benteler hat sich in seinem Werk im spanischen Vigo von der klassischen Koordinatenmessmaschine verabschiedet und setzt auf optische Messtechnik. Ein Roboter des Herstellers ABB mit einem 3D-Weißlichtsensor am Arm sorgt jetzt für kürzere Zykluszeiten und weniger Ausschuss.

» Uwe Schoppen, Redakteur Industrieanzeiger

Benteler ist ein führendes Unternehmen, das Produkte, Systeme und Dienstleistungen für die Automobil-, Energie- und Maschinenbaubranche entwickelt, produziert und vertreibt. Die Automotive-Sparte des Unternehmens beschäftigt rund 26.000 Mitarbeiter, die in 75 Werken in 24 Ländern tätig sind. Zum Portfolio gehören maßgeschneiderte Lösungen für die Autobauer wie Module für Fahrwerk, Karosserie, Motor und Abgassystem. Geliefert werden auch Lösungen für Elektrofahrzeuge.

Die Qualitätskontrolle ist bei Benteler ein zentraler Bereich, der konsequent weiterentwickelt wird. Das Unternehmen investiert deswegen in die Optimierung seiner Prozesse und nutzt digitale Technologien, um hohe Qualität bieten zu können. Am Standort in Vigo in Westspanien wurde bislang ein traditioneller Ansatz verfolgt und die Qualität der Teile mit einer Koordinatenmessmaschine sichergestellt. Benteler war jedoch der Ansicht, dass sich der Prozess in zwei Punkten verbessern ließe. Erstens sollte die Zeit für die Inspektion verkürzt und zweitens die Qualität der erfassten Daten verbessert werden. Schließlich haben sich die Verantwortlichen dazu entschieden, das Konzept grundsätzlich zu ändern.

Der Prozess wurde vom Messraum in den Produktionsbereich verlagert und es kam eine Qualitätssicherungs-Lösung mit einem Roboter des Herstellers ABB zum Einsatz, an dessen Arm ein 3D-Weißlichtsensor montiert ist. Mit digitalen Scans sollte fortan die Inspektion optimiert werden. Die Sensoren können Defekte an einem gefertigten Teil mit hoher Genauigkeit erkennen (siehe auch Kasten). Die Technik gehört zum Portfolio von ABB und nutzt das industrielle Internet der Dinge. Dadurch wird ein hoher Automatisierungsgrad mit moderner Datenanalyse möglich, was insgesamt die flexible Fertigung und die Produktionsprozesse bei Benteler fördert. Auf diese Weise will der Zulieferer die zahlreichen Produktvarianten und kundenspezifischen Anpassungen in kleineren Losen optimieren, die Produktivität verbessern und sich so einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.

Die 3D-Weißlichtsensoren können für die Offline- und Inline-Inspektion gleichermaßen eingesetzt werden. Benteler entschied sich für die Installation der Offline-Inspektionslösung. Das System führt die typischen Messungen durch, die zuvor mit dem Koordinatenmessgerät umgesetzt wurden und erstellt dabei Kontrollberichte, die intern genutzt, aber auch dem Kunden zur Verfügung gestellt werden. Die Integration eines Roboters mit der 3D-Messtechnik bietet dabei eine hohe Erfassungsgeschwindigkeit und dadurch mehr Messungen als mit der alten Lösung.

Vom Konzept her arbeitet die Lösung wie eine Fertigungszelle, wobei der Schwerpunkt auf einem hohen Durchsatz liegt. Zu diesem Zweck wurden zwei Messtische installiert. Ein zweiter Roboter belädt und entlädt die Messwerkzeuge einschließlich der zu messenden Teile automatisch entsprechend der vom Bediener erstellten Produktionswarteschlange. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Messung möglich, was die Produktivität erhöht.

Benteler hat zudem drei Inline-Zellen installiert, in denen strukturelle Sicherheitsteile wie Hinterachse und Motorhalterung gemessen werden. An dieser Stelle kommt die gleiche Technik mit angepasster Funktionalität zum Einsatz. Auch hier werden am Ende der Produktionslinie die 3D-Geometrien der Bauteile mit optischer, berührungsloser Abtastung gemessen und auf traditionelle, mechanische Kontrollwerkzeuge verzichtet. Alle Teile werden im kontinuierlichen Modus einer 3D-Maßkontrolle unterzogen, wodurch sich mögliche Fehler effizient identifizieren lassen.

Mit der 3D-Visionlösung lassen sich nach eigenen Angaben in der Zeit, die eine Koordinatenmessmaschine für die Kontrolle eines 3D-Punktes braucht, bis zu fünf Millionen 3D-Punkte prüfen, ohne das Bauteil zu berühren. Ein weiterer Vorteil ist, dass jedes einzelne Teil inspiziert werden kann. Oft verlassen sich Fertigungsbetriebe auf die statistische Qualitätskontrolle, bei der Stichproben genommen werden. Das kann jedoch dazu führen, dass sich der gleiche Fehler in vielen Produkten wiederholt, bevor er entdeckt wird. Die Folge sind teure Nacharbeit und Ausschuss.

Mit einer kontinuierlichen Kontrolle aller Teile werden solche kostspieligen Risiken vermieden. Tier-1-Automobilzulieferer wie Benteler, bei denen die Prozesse kontinuierlich weiterentwickelt werden, können mit der digitalisierten 3D-Inspektionslösung ihre Qualität gegenüber großen Automobilherstellern validieren, deren Qualitätsanforderungen ebenso hoch sind.

Kontakt:
ABB Automation GmbH
Grüner Weg 6
61169 Friedberg
Tel. +49603185104
www.abb.de/robotics


Bild: ABB

Weißlichtsensor erstellt digitales Modell

Die skalierbare Roboterzelle von ABB für die 3D-Qualitätsinspektion (3DQI) erkennt Mängel an Bauteilen, die weniger als halb so dick sind wie ein menschliches Haar und mit dem bloßen Auge nicht wahrgenommen werden können. Die Lösung ist konzipiert für Anwendungen im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt sowie im Schwermaschinenbau und Baugewerbe. Zu den Hauptvorteilen der Zelle gehört die Kombination aus hoher Geschwindigkeit, einer Genauigkeit von unter 100 µm und Flexibilität, denn dank des modularen Aufbaus lässt sich die Lösung genau auf die Bedürfnisse des Anwenders zuschneiden.

3DQI ist für Offline-Prüfstationen konzipiert. Mit einem optischen 3D-Weißlichtsensor, der Millionen von 3D-Punkten pro Aufnahme abtastet, wird ein detailliertes, digitales Modell des zu prüfenden Teils erstellt. Dies wiederum kann mit den CAD-Daten abgeglichen werden. Die Abläufe sind nach eigenen Angaben um den Faktor zehn schnelle als bei Koordinatenmessgeräten. Jeder Roboter, der 20 kg oder mehr tragen kann, lässt sich mit dem Sensor nachrüsten. Der Sensor ist dabei mit marktüblichen Robotern, Verfahrachsen und Drehtischen kompatibel. So gibt es bei den Abmessungen der zu prüfenden Teile keine Beschränkungen. Die Lösung bietet zudem eine umfassende Echtzeit-Datenanalyse. Digitale Aufzeichnungen unterstützen die Rückverfolgbarkeit, die in den anvisierten Branchen erforderlich ist.

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