Bauteilunabhängige Vermessung mit ZScan überzeugt in der Produktion bei Magna

Große, geometrisch komplexe Bauteile wie Aluminiumdruckgussbauteile für die Automobilindustrie lassen sich bislang nur aufwändig valide vermessen. Die Prüfung im Messraum benötigt eine entsprechende Kapazität und ist zeitaufwändig; sogenannte Gage-Check-Lehren bedürfen einer gewissen Planungs-, Beschaffungs- und Implementierungszeit. Eine Innovation eröffnet da neue Möglichkeiten: senswork entwickelte mit dem 3D-Messystem ZScan eine stets einsatzbereite Lösung, die in Sekunden zu einem validen Messergebnis kommt. Und das direkt in der Produktion.

„Der Invest hat sich gelohnt“

Die Messgeschwindigkeit und Flexibilität waren es, mit der das ZScan-System von senswork bei Magna überzeugte. Ein serientaugliches optisches Mess- und Prüfsystem suchte der Automobilzulieferer schon länger, als der bayerische Messtechnik-Experte senswork ins Spiel kam. Hat sich die Investition gelohnt? „Das Resümee ist positiv, definitiv.“ sagen Rocco Hahn, Head of Project Management und Martin Emrich, Projektleiter bei Magna. Der Invest rechnet sich bereits nach wenigen Produktanläufen.

100 % Prüfung in der Vor- und Kleinserie

Verschiedene Aluminiumdruckgussbauteile lassen sich mit diesem einen System in Sekunden auf Ihre Maßhaltigkeit überprüfen – und das ganz ohne Vorbehandlung. Mit dieser Geschwindigkeit geht der ZScan über die Fähigkeiten eines reinen Messystems hinaus und qualifiziert sich als Produktionsmittel. Eine von Magna durchgeführte Fähigkeitsuntersuchung mit Abgleich der Messergebnisse aus dem Messraum mit denen des ZScans bestätigte dessen hohe Messqualität und die Validität der Messergebnisse. Bauteile können damit ohne weitere Prüfung im Messraum als von ZScan valide geprüft betrachtet werden. Damit bietet er eine perfekte und sehr flexible Ergänzung in der Vorserie und Kleinserie, in der jedes Bauteil zu 100% IO die Produktion verlässt.

Bis zu 76 % schnellere Anlaufzeit

In der Anwendung kann mit dem flexiblen optischen Messsystem jedes Bauteil bis zu einer Länge von 1,60 Meter gescannt werden. Durch die bauteilunspezifische Einsatzmöglichkeit profitieren insbesondere Prozesse in der Anlaufphase, gerade weil auch typspezifische Messmittelbeschaffungen entfallen. Der Invest ist geringer, die Geschwindigkeit höher. Anlaufzeiten bei neuen Produkten lassen sich mit einem Zeitgewinn von mehreren Wochen, im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, deutlich beschleunigen.

Produktionsmittel mit automatischem CAD-Abgleich

Auch der Inspektionsprozess birgt eine große Funktionalität. Innerhalb weniger Sekunden scannt der 3D-Multisensor-Scanner ZScan das jeweilige Aluminiumdruckgussbauteil und gleicht es automatisiert mit dessen CAD-Modell ab. Zum Einsatz kommen dabei vier zueinander kalibrierte Laserscanner, die aufgrund ihrer freien räumlichen Anordnung selbst geometrisch komplexe Bauteiloberflächen nahezu abschattungsfrei erfassen. Auch leicht glänzende Oberflächen wie Aluminium meistert ZScan dabei mühelos – und das gänzlich ohne Vorbehandlung.

Das Ergebnis IO versus NIO wird auf einem Panel ausgegeben und per präzisem 3D-Falschfarbenbild als rot-grün Vergleich in fließender farblicher Abstufung dargestellt. Zusätzlich visualisiert das Panel eine freie Anzahl an Messpunkten, welche nach RPS-System ausgewertet werden. Die maßlichen Messpunkte werden grün angezeigt, Über- und Unterschreitungen der Toleranz beziehungsweise Abweichungen zum Sollmaß, in Rot und Blau. In Kombination mit dem zusätzlichen schnell erfassbaren Falschfarbenbild können die Werker gezielt Geometrie-Korrekturen direkt im Anschluss des sekundenschnellen Messvorgangs vornehmen. ZScan kann so als Produktionsmittel mit angeknüpftem manuellen Richtprozess effizient genutzt werden. Checks zwischen und nach dem Richten lassen sich jederzeit durchführen und der Ablauf kann bis zum IO Ergebnis wiederholt werden.

Mehr sehen dank vielfältiger Messfunktionen

Richtprozesse sind in der Produktion von Strukturbauteilen aus Aluminiumdruckguss wie bei Magna BDW Standard. Die Wärmebehandlung bei knapp 500°C bringt Verzüge in die Bauteile hinein, die im nachgelagerten Prozess aufgrund präziser Spezifikationen wieder korrigiert werden müssen. Genau an dieser Stelle zeigt ZScan mit bis zu 20 Millionen Messpunkten je Einzelscan seine Stärken: Die Kombination aus vorausgehender RPS-Ausrichtung, punktueller 3D-Vermessung und Falschfarben-CAD-Vergleich ist in der Produktion besonders hilfreich: „Man sieht sehr viele Details, welche beim herkömmlichen Messen nicht erkannt werden. Dies ist in der Produktion ein bisschen Segen und Fluch zugleich“, sagt dazu Rocco Hahn, Head of Project Management bei Magna, „was jedoch beim Kunden definitiv gut angekommen ist. Sehr vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, Bauteile Ad-Hoc zu digitalisieren und Datensätze zueinander vergleichen zu können.“

Einfachere Prozessoptimierung

Diese Funktionalität bietet Ingenieuren zusätzlich viel Aufschluss im Hinblick auf Prozessoptimierungen. Bauteile können vor und nach jedem Produktionsschritt, wie etwa der Wärmebehandlung von Aluminiumdruckgussteilen, geprüft werden. Einzelscans lassen sich zueinander vergleichen und Formabweichungen farblich visualisieren. Das ermöglicht mehr Einsicht in Produktionsprozesse in jedem Prozessschritt. Messreihen lassen sich mit ZScan erstellen, archivieren und softwareseitig auswerten. Der Einfluss von Parameteranpassungen im Prozess wird bereits in der Produktion messbar gemacht. Die Prozessschritte lassen sich so datenbasiert zielgerichtet optimieren.

„Wir wollen damit Teile produzieren und nicht nur die Messqualität generieren“

Und es gibt noch eine Besonderheit: Nicht der geschulte Messtechniker, sondern der Werker selbst bedient ZScan direkt in der Produktion. Das ermöglicht den Einsatz als Produktionsmittel und spart gleichzeitig Kapazität im Messraum. „Die benutzerfreundliche Bedienung und eine übersichtliche Bauteileanwahl ermöglicht einen sehr schnellen Einlernprozess neuer Mitarbeiter von etwa 30 Minuten, so dass Mitarbeiter in der Schicht ZScan selbst betreuen“, sagt Martin Emrich, Projektleiter bei Magna. Auch Bauteilwechsel kann jeder Mitarbeiter vornehmen. Der anspruchsvollen Produktionsumgebung mit Staub, Verschmutzungen und Temperaturschwankungen hält ZScan robust stand.

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Evelyn Haid
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senswork GmbH, Gewerbepark Lindach D 3, 84489 Burghausen