Besseres Erkennen von Fertigungsfehlern

Der Weg zur Herstellung perfekter Teile kann riskant sein. Fertigungsfehler können zu jedem Zeitpunkt des Fertigungsprozesses auftreten, selbst wenn Form, Matrize oder Spannvorrichtung genau dem CAD-Modell entspricht. Einige Faktoren können die Werkzeuge beeinträchtigen und Probleme oder Unvollkommenheiten an den Teilen verursachen. Folglich entsprechen die hergestellten Teile nicht den technischen Anforderungen. Anpassungen und Iterationen sind erforderlich, so dass die Werkzeuge und Formen, auch wenn sie ihren Nennmodellen entsprechen, gute Teile produzieren, welche die Prüfungs- und Kundenanforderungen erfüllen. Die Qualitätskontrolle (QC) muss dies erreichen und gleichzeitig die Prüfungszeit und Produktionskosten im Zusammenhang mit zurückgewiesenen Teilen minimieren.

Dieser Blog soll die verschiedenen Herausforderungen in der Fertigung, die zu Produktfehlern führen, veranschaulichen und aufzeigen, wie die 3D-Scanning-Technologie die Prüfung von mehr Merkmalen und Teilen ermöglicht. Außerdem wird beschrieben, wie Qualitätskontroll-Manager die Prüfungszeit verkürzen und die mit Ausschuss verbundenen Produktionskosten senken können. Das Ziel ist eine bessere Erkennung von Fertigungsfehlern und die Produktion von Teilen mit besserer Qualität gemäß den Spezifikationen und innerhalb der Toleranzen.

3D-Scanning eines Blechteils auf Spannvorrichtungen direkt in der Werkstatt

Die häufigsten Ursachen von Produktfehlern

Die Realität einer industriellen Umgebung unterscheidet sich von der Theorie, die in CAD-Modellen dargestellt wird. Bei der Teileproduktion kommen mehrere unvorhersehbare Faktoren zum Tragen. Da die Metallgusstechnik sehr komplex ist, verläuft der Fertigungsprozess von der Form zum Fertigteil nicht in geraden, wiederholbaren Bahnen. Federkräfte beim Prägen einer Matrize, Schrumpfungen beim Bau einer Form aus Verbundwerkstoff oder thermische Kräfte beim Verschweißen zweier Elemente sind gute Beispiele für unvorhersehbare Faktoren, die die Präzision von Werkzeugen beeinflussen können. Diese schwer zu kontrollierenden Faktoren machen es unmöglich, das Endergebnis vorauszusehen, bevor das fertige Teil vorliegt.

Zunächst wird das Werkzeug nach dem theoretischen Modell gebaut, das entwickelt wird, um Fertigteile entsprechend den technischen Anforderungen herzustellen. In der Branchenpraxis haben die oben genannten Faktoren jedoch Auswirkungen auf die geformten oder gestanzten Teile. Infolgedessen entsprechen die Teile nicht den technischen Anforderungen und müssen angepasst, korrigiert und verändert werden, um die Qualitätskontrollen zu bestehen.

Fehlerklassifizierung

Fehler können in vier Hauptkategorien unterteilt werden:

1. Fertigungsfehler (das Teil entspricht nicht den Anforderungen)
2. Montagefehler (das Teil wurde nicht korrekt montiert)
3. Fehler im Zusammenhang mit dem Rohmaterial (z. B. falsche Stahlsorte, die mehr oder weniger Rückfederung verursacht; schlechte Oberflächenbeschaffenheit usw.)
4. Fehler im Zusammenhang mit der allgemeinen Abnutzung von Teilen oder Komponenten (z. B. bröckelnde Formen)

In jeder dieser Kategorien sind mehrere Ursachen möglich. Menschliches Versagen ist zweifelsohne die häufigste Ursache.

Ein Messtechniker der Qualitätskontrolle scannt eine Form mit dem HandySCAN 3D direkt in der Werkstatt

Die beste Methode zum Erkennen von Produktfehlern

Wenn unvorhersehbare Faktoren die hergestellten Teile verändern, beginnt ein iterativer Prozess der Qualitätskontrolle. Die beste Methode ist die Bearbeitung des Teils vor dem Einstellen der Werkzeuge. Genauer gesagt, beinhaltet diese Methode die Herstellung eines Teils, das mithilfe von Qualitätskontrollgeräten und Prüfsoftware gemessen wird und dessen Abweichungen im Vergleich zum CAD-Modell analysiert werden. Wenn also festgestellt wird, dass an einer Stelle einige Millimeter fehlen oder mehr vorhanden sind, wird auf der entsprechenden Oberfläche der Form, Matrize oder Spannvorrichtung Material abgeschliffen oder hinzugefügt. Auf diese Weise wird die Iteration an den Werkzeugen nach der Vermessung des hergestellten Teils durchgeführt.

Nach Abschluss dieses Vorgangs wird der Fertigungsprozess neu gestartet, um ein neues Teil zu produzieren. Dieses wird erneut gemessen, um zu überprüfen, ob es immer noch Abweichungen gibt. Dieser iterative Prozess wird so lange fortgesetzt, bis das gewünschte Teil entstanden ist (d. h. bis das hergestellte Teil seinem CAD-Modell entspricht).

Fehlercharakterisierung einer Badewanne im VXinspect-Modul: der Prüfsoftware von Creaform

Die beste Lösung zum Herstellen von Teilen mit weniger Fehlern

Dieser iterative Qualitätskontrollprozess erfordert schnelle Messgeräte, die umgehend die vollständigen Maßinformationen liefern, um das nächste Teil ohne Verzögerung zu produzieren. Das Messinstrument muss außerdem tragbar sein, um Teile direkt in der Werkstatt zu messen. Auf diese Weise müssen Teile nicht mehr zum kontaktfreien Koordinatenmessgerät (CMM) gebracht werden, was wertvolle Zeit spart und mehr Prüfungen ermöglicht. Das Messgerät sollte außerdem benutzerfreundlich sein und über eine digitale „Go/No Go“-Funktion verfügen, mit der Dimensionsmessungen schnell ausgewertet und nicht-konforme Teile leicht identifiziert werden können. Schließlich sollte es die Möglichkeit bieten, alle Größen, Oberflächenbeschaffenheiten und Geometrien ohne Oberflächenvorbereitung zu messen.

Die 3D-Scanning-Technologie erfüllt diese Anforderungen dank ihrer Geschwindigkeit, Tragbarkeit und Vielseitigkeit und ermöglicht es Produktions- und Qualitätsteams, Teile zu prüfen und Fehler zu erkennen, die insbesondere in die erste und zweite Kategorie fallen. Tatsächlich tragen 3D-Scanner dazu bei, den menschlichen Einfluss in Fertigungsprozessen zu verringern, indem sie visuelle Prüfungen oder den Einsatz von manuellen Werkzeugen reduzieren. Sie sind auch hilfreich, um den Verschleiß von Teilen zu messen, d. h. um zu wissen, wann es an der Zeit ist, ein Werkzeug oder eine Form zu ersetzen.

Ein Messtechniker scannt ein Blech mithilfe des MetraSCAN 3D-Scanners und dem optischen Tracker C-Track auf einer Spannvorrichtung

Produktfehler sind selbst bei den besten Herstellern unvermeidlich

Effektivere Prüfung

Wenn die Qualitätskontrolle Fertigungsfehler erkennt (d. h. wenn die hergestellten Teile nicht den technischen Anforderungen entsprechen), verfällt das Unternehmen in einen Untersuchungsmodus, der Stress und Unsicherheit verursachen kann. Durch 3D-Scanning kann das Qualitätsteam nun ohne weitere Verzögerungen eingreifen und die Ursache finden, indem viele Daten schnell erfasst und direkt in der Fertigung untersucht werden.

Mehr geprüfte Teile und Merkmale

Da die 3D-Scanning-Technologie schneller ist und mehr Daten als das CMM erfasst, kann sie mehr Teile messen oder mehr Merkmale mit detaillierteren Informationen prüfen. Auf diese Weise können Manager bessere Entscheidungen zur Optimierung der Fertigungsprozesse treffen. Da die Teile direkt in der Produktion anstatt in einem Labor gemessen werden, spart das Qualitätsteam außerdem Zeit, die für die Prüfung weiterer Teile genutzt werden kann.

Optimierter Iterationsprozess mit Reverse Engineering

Sobald zertifizierte Werkzeuge Teile gemäß den technischen Anforderungen fertigen, können Form, Matrize oder Spannvorrichtung für das Reverse Engineering gescannt werden. Wenn also das Werkzeug verschleißt und ein neues benötigt wird, wird das Nennmodell nicht mehr für den nächsten Fertigungsprozess verwendet werden. Stattdessen kann direkt das Modell genutzt werden, mit dem erwiesenermaßen gute Teile gefertigt werden. Auf diese Weise wird der erste Iterationsprozess für künftige Produktionen optimiert.

Das Reverse Engineering einer Form wurde durch die Verwendung von Elementen erleichtert, die mit VXmodel erzeugt wurden.

Produktfehler sind selbst bei den besten Herstellern unvermeidlich

Während der Fertigung können jederzeit unvorhersehbare Phänomene auftreten. Da diese Phänomene zu unerwarteten Rückfederungen oder Schrumpfungen führen können, sind Anpassungen erforderlich, um sicherzustellen, dass das Werkzeug, auch wenn es seinem Nennmodell entspricht, gute Teile entsprechend den Kundenanforderungen fertigt. Daher müssen Qualitätsteams über die richtigen Messgeräte verfügen, um Fehler schnell zu erkennen und zu korrigieren.

Das 3D-Scanning erleichtert diese erforderlichen Iterationen. Aufgrund ihrer Geschwindigkeit, Tragbarkeit und Vielseitigkeit sind 3D-Scanner eine effektive Alternative zum Koordinatenmessgerät, das somit für die kritische Endkontrolle genutzt werden kann. Darüber hinaus können mithilfe des 3D-Scannings Werkzeuge, mit denen die guten Teile hergestellt werden, einem Reverse Engineering unterzogen, mehr Qualitätskontrollen durchgeführt und unerwartete Probleme schnell gelöst werden.

Kurz gesagt, liefern 3D-Scanner der Fertigungsbranche mehr Informationen und ermöglichen es dem Prüfer, mehr Teile und Merkmale schneller zu messen. 3D-Scanner setzen nicht nur wertvolle CMM-Zeit frei, sondern gewährleisten auch eine Minimierung der Prüfungszeit und Produktionskosten, was die Teilequalität verbessert.