Prüfanlage mit Bildverarbeitung sichert Qualität von Automobilteilen

Zielmarke 0 ppm

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Die Kundenanforderungen der Zulieferer im Bereich der Automobilindustrie steigen rasant, und die Qualitätskontrolle muss immer komplexere Aufgaben mit höchster Zuverlässigkeit erfüllen. Dokumentierte Qualität mit nahezu 0 ppm ist ein unabdingbarer Erfüllungsfaktor. Die Bearbeitungstechnik Köhler sichert dies auf einer vollautomatischen Prüfanlage mit Bildverarbeitung.

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Produktionsstopp durch fehlerhafte Bauteile oder gar Rückrufaktionen sind das Horror-Szenario in der Automobilindustrie – und nicht nur in dieser Branche. Da werden Verantwortlichkeiten und Kosten mit all ihren Konsequenzen schnell nach unten durchgereicht. Glücklich der, der für seine Produkte eine hundertprozentige Qualität dokumentiert nachweisen kann. Die Firma Bearbeitungstechnik Köhler GmbH garantiert dank fortschrittlichster Qualitätskontrolle mit der vollautomatischen Robocheck 950 Prüfanlage mit Trevista Bildverarbeitung für perfekte Präzisionsbauteile. Damit wird ein doppelter Effekt erzielt: Einerseits die nahezu perfekte Qualitätskontrolle mit Fehlerraten von nahezu 0 ppm (parts per million) und andererseits die Optimierung der Fertigungsprozesse in Durchsatz und Qualität.

Großserie mit komplexer Anforderung
Als Spezialist in der Fertigung großer Chargen von Präzisionsbauteilen ist es von größter Bedeutung, dass man in der Lage ist die hundertprozentige Produktqualität in dokumentierter Weise absolut sicher nachzuweisen. Vom Nockenwellen-Lagerdeckel aus Aluminiumguss werden bei Köhler pro Tag 14 500 Teile an 250 Tagen im Dreischichtbetrieb gefertigt. Das sind über 3,6 Millionen Bauteile im Jahr. Um sich vom globalen Wettbewerb abzuheben, hat man das Know-how einer Gussriegel-Fertigung entwickelt. Mit einem speziellen Werkzeug aus 18 Trennscheiben wird der Teileriegel gleichzeitig präzise getrennt und anschließend der weiteren Präzisionsfertigung unterzogen. Die Löcher für die H7 Passschrauben und die Oberfläche der Lagerschale müssen perfekt bearbeitet und in einwandfreier Beschaffenheit gegeben sein.
Das erfordert eine vielfältig durchdachte Kombination verschiedener Fertigungs- und Prüfverfahren. Die Maßhaltigkeit, Formhaltigkeit und homogene Materialstruktur muss garantiert sein. Die außerordentliche Herausforderung in der Prüfung dieser Produkte liegt in der exakten Kontrolle der Materialoberflächen. Dazu kommt die Bewältigung der hohen Stückzahlen. Die Schwankungen in der optischen Betrachtung von matter bis glänzender Oberfläche und der notwendigen eindeutigen Detektion in der Oberflächenbeschaffenheit sind die größte Herausforderung für die Bildverarbeitung. Mit üblichen Bildverarbeitungssystemen und konventioneller Beleuchtungstechnik ist das nicht zu analysieren; hinzu käme der negative Nebeneffekt von erhöhtem Pseudoausschuss.
Mit dem Kern der Anforderungen sah man sich am Markt der Anbieter von Bildverarbeitung um. Der Lösungsansatz der Vester Elektronik GmbH überzeugte in seinen Möglichkeiten und die Machbarkeitsstudie im Laborversuch lieferte eindeutige Ergebnisse für die Entscheidungsträger der Firma Köhler. Auf Grund der sicheren Arbeitsweise konnten sogar in der endgültigen Applikationslösung weitere Anforderungen integriert werden.
Perfekte Detektion
Mit der Integration des Bildverarbeitungssystems Trevista der SAC GmbH in die Prüfzellen der Produktfamilie Robocheck 950 der Vester Elektronik GmbH wird der Anwendungsbereich dieser kompletten Systemlösung erheblich ausgedehnt. Trevista besteht aus speziell strukturiert angesteuerter LED-Dombeleuchtung und besonderen Bildverarbeitungsalgorithmen. Damit können funktionsrelevante Lage- und Größenbeschreibungen (Topografie) von Oberflächen-Beschädigungen eines Bauteiles im µm-Bereich extrem genau lokalisiert und plastisch dargestellt werden. Aus Kontur, Schattierung und Helligkeitswerten werden die Informationen über die Form von Defekten generiert. Vom zu prüfenden Bauteil werden mittels der strukturierten LED-Dombeleuchtung im blitzschnellen Wechsel vier Bilder erfasst. Aus der Schattierung kann die Form des Objektes errechnet werden. Aus den dabei generierten richtungsabhängigen Neigungsbildern in x- und y-Richtung wird extrem schnell das Krümmungsbild erstellt.
Die topografischen Ergebnisbilder werden ergänzt durch eine Texturansicht, welche die Helligkeitswerte der Oberfläche wiedergibt. Mit den unterschiedlichen Ergebnisbildern und deren Überlagerung wird ein Maximum an Information über die Oberflächenbeschaffenheit eines Bauteiles generiert, bis hin zu einer detailreichen topografischen Ansicht der Mikrodefekte.
Durch diese Technologie der 3D-Bildverarbeitung konnten die Anforderungen an die Qualitätskontrolle der Nockenwellen-Lagerdeckel mit sehr hoher Sicherheit erfüllt werden. Der Robocheck 950 mit dem integrierten Trevista-System ist eine komplette Qualitäts-Prüfanlage aus einer Hand, mit einem Ansprechpartner und einer Verantwortlichkeit. Das war ein wichtiger Faktor für den Automobilzulieferer.
Kontrolle aller zerspanten Oberflächen
Alle spanend bearbeiteten Oberflächen werden auf Vollständigkeit der Bearbeitung und auf Lunker/Oberflächenfehler kontrolliert, einschließlich einer Oberflächenkontrolle der Lagerschale, Maßhaltigkeit des Bauteiles sowie der Bohrungen und deren Vorhandensein. Ein Durchrutschen unvollständig bearbeiteter Teile ist damit ausgeschlossen.
Mit der kompletten Qualitätskontrolle in einer Taktrate von rund 5 Sekunden ist die Anlage dazu ausgelegt mehr als die tägliche Produktion von rund 14 500 Teilen vollautomatisch zu gewährleisten. Das Trevista-System erwies sich als Grundvoraussetzung, um die Fehler mit höchster Sicherheit zu erkennen. Dadurch konnte man die Fehlerquote in den Bereich weniger ppm verschieben.
Nach der Kontrolle werden die NIO-Teile ausgesondert und die IO-Teile in einer Transportbox exakt gestapelt. Das Ausschleusen von scheinbar fehlerhaften Teilen – Pseudoausschuss – ist bei den hohen Stückzahlen ein deutlich spürbarer Kostenfaktor. Deshalb ist man auch glücklich darüber, dass man diesen negativen Effekt auf etwa 0,5 % reduzieren konnte.
Außerdem erwiesen sich die Ergebnisse der Qualitätskontrolle als wichtige Information, um die Fertigungsprozesse dieses Bauteiles weiter zu optimieren und manuelle Sichtprüfungen zu erübrigen. „Durch die neue Prüfstation Robocheck 950 und dessen dokumentierten Qualitätsnachweis können wir ruhiger schlafen, und für die Mitarbeiter ist das eine psychische Entlastung“, so Fuchs. „Hinzu kommt dass man seinen Kunden gegenüber ein gesteigertes Qualitätsimage präsentieren kann.“
Weitere Zukunftsschritte
Aufgrund der positiven ersten Erfahrungen mit dieser besonderen Bildverarbeitung in einer kompletten Systemlösung denkt man bei Köhler bereits über weitere Anwendungen nach. Schließlich könnte man beispielsweise auch die Mantelflächen von sicherheitsrelevanten Präzisionsbauteilen hundertprozentig kontrollieren. Bei einer Größenordnung von jährlich 10 Millionen gefertigten Bauteilen ist weiterer Bedarf absehbar, und rund 50 % der verschiedenen Bauteiltypen könnten ebenfalls mit der Trevista -Bildverarbeitung kontrolliert werden.
Vester Elektronik GmbH www.vester.de

Werden beim Kunden

Fehler oder vermutliche Fehler festgestellt, dann bist du erstmal in der Nachweispflicht, und die Kosten werden sofort belastet. ERFOLGT die Lieferung weltweit, dann ist schnell erkennbar, welche gravierenden Auswirkungen das für uns bedeuten kann“

Ralf Fuchs, Fertigungsleiter, Köhler Bearbeitungstechnik
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