KMG-Probleme und ihre Behebung durch automatisierte Qualitätskontrolle

Auf dem extrem wettbewerbsintensiven Markt unserer Zeit sehen sich Fertigungsunternehmen mit einer Vielzahl von Herausforderungen an ihren Fertigungslinien konfrontiert. Viele davon sind mit der Qualitätskontrolle verbunden, die darauf abzielt, die Qualität der hergestellten und an die Kunden gelieferten Produkte zu gewährleisten. Eine oft vorgeschlagene Lösung zur Bewältigung dieser Aufgabe ist der Einsatz eines Koordinatenmessgeräts (KMG bzw. CMM).

Herkömmliche KMG bringen jedoch eine Reihe von Problemen mit sich, wie z. B. Verzögerungen für die Produktivität, Schwierigkeiten bei der Personalgewinnung und Herausforderungen bei der Messung komplexer Teile, um nur einige zu nennen. Und in einer solchen Hochgeschwindigkeitsumgebung können die kleinsten Verlangsamungen der Produktion, zusätzliche Ausgaben oder ganz banale Fehler ihren finanziellen Tribut von einem Unternehmen fordern und sich in einem Verlust von Aufträgen und Kundenvertrauen niederschlagen.

Probleme an Baugruppen früher erkennen, Ausschuss und Ausfallzeiten reduzieren

Während herkömmliche KMG oft sehr präzise sind, können die Komplexität der Anwendung und die begrenzte Geschwindigkeit wichtige informationsbasierte Entscheidungen verzögern. Da diese Aufgaben nur von wenigen Experten und Fachleuten ausgeführt werden können und die Messungen außerhalb der Fertigungslinie erfolgen, kann es zu erheblichen Verzögerungen bei der Umsetzung von Korrekturmaßnahmen kommen, was zu Ausschuss und Ausfallzeiten führen kann.

Ein anderes Konzept für die Qualitätskontrolle zielt darauf ab, diese spezifischen Herausforderungen zu bewältigen: automatisierte 3D-Scanlösungen.

Ist Automatisierung eine Option zur Steigerung der Produktivität?

In den letzten Jahren hat die Fertigungsindustrie weltweit immer komplexere Teile und Baugruppenkonstruktionen entwickelt, um wettbewerbsintensive Märkte zu bedienen. Die Vielfalt solch komplizierter Komponenten macht jedoch anspruchsvollere Qualitätskontrollprozesse erforderlich.

Was verursacht die Engpässe?

Allzu oft werden Qualitätskontrollprüfungen in einem Raum durchgeführt, der von der Produktionsebene isoliert ist und in dem Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen sowie Vibrationen begrenzt sind. Die Experten für Qualitätskontrollen müssen Proben aus der Produktion in das Qualitätskontrolllabor mitnehmen, um die Abmessungsprüfung durchzuführen. Diese Bewegungen von Teilen haben mehrere wesentliche negative Auswirkungen. Zum einen erfordert es einen beträchtlichen Zeit- und Arbeitsaufwand, die Teile von der Fertigungslinie zum Labor hin und her zu bewegen, was oft zu nicht handhabbaren Engpässen an den verschiedenen Messstationen und zu längeren Verzögerungen bei der Entscheidungsfindung führt.

Prüfungen an der Fertigungslinie

Um diese Probleme zu lindern und die zunehmende Einführung von Industrie 4.0 zu erreichen, müssen Hersteller Qualitätskontrollen direkt an oder in der Nähe der Fertigungslinie durchführen, um die Effizienz zu maximieren und die Kommunikation während des gesamten Fertigungsprozesses zu optimieren.

Aus diesem Grund war es niemals dringender notwendig, Abmessungsprüfungen innerhalb des Produktionszyklus mit automatisierten Near-Line- oder In-Line-Messlösungen durchzuführen.

Wenn Prüfungen an Fertigungslinien durchgeführt werden, muss das Prüftempo jedoch mit dem Fertigungstempo Schritt halten, um die Produktivität nicht zu beeinträchtigen. Ein Produktionsstopp aufgrund von Prüfengpässen kostet viel Geld. Daher macht sich die Investition in eine automatisierte Qualitätskontrolllösung sehr schnell bezahlt.

Lösung: Automatisiertes 3D-Scannen

Dank neuer Technologien und Fortschritten in der Wissenschaft verwenden Hersteller 3D-Scanlösungen der nächsten Generation mit beispiellosen Datenerfassungsgeschwindigkeiten von bis zu 1,5 Mio. Messungen/Sekunde und schnellerer Netzgenerierung. Eine Mischung aus Hochleistungskameras und Computerkomponenten verbessert Datenerfassung und Verarbeitungsgeschwindigkeit. Mit anderen Worten, 3D-Scan- und Messgeräte bieten eine Lösung, mit der Teile schneller als je zuvor kontinuierlich gescannt werden können. Scanner können ihre Einstellungen sogar während des Scanvorgangs anpassen, um die Oberflächenerfassung entsprechend der verschiedenen Texturen und Farben zu optimieren. Dies ist eine bedeutende Verbesserung, da glänzend schwarze und matt weiße Oberflächen auf demselben Teil gescannt werden können.

Höhere Produktivität bei automatisierten Prüfungen

Durch den Einsatz von automatisierten 3D-Scannern können Qualitätskontrollteams mehr Prüfungen pro Stunde durchführen. Probleme, Fehler und Unregelmäßigkeiten können früher erkannt und sofortige oder zukünftige Maßnahmen eingeleitet werden. Darüber hinaus können Gerätewartungs- und Korrekturmaßnahmen im Fertigungsprozess im Vorfeld identifiziert und geplant werden. Mit der Möglichkeit, direkt mit den Produktionsdatenbanken verbunden zu sein, können die Informationen automatisch synchronisiert und so noch mehr Zeit eingespart werden.

Kurz gesagt, sinkt die Anzahl der fehlerhaften Teile, die neu produziert werden müssen, sowie das Verhältnis von entsorgten Teilen zu produzierten Teilen, und es werden mit der gleichen Menge Rohmaterial mehr Teile produziert und verkauft. Und natürlich ist auch hier die mit der Investition verbundene Rendite ein Faktor, der diese Lösung sehr überzeugend macht.

Automatisierte Qualitätskontrolllösungen für komplexe Teile und vielfältige Oberflächen

Einer der wichtigsten und häufig vernachlässigten Faktoren, der einen signifikanten Einfluss auf die Messzeit hat, ist die Oberflächenempfindlichkeit von 3D-Scannern. Wenn es um automatisierte Prüfsysteme geht, ist die Zyklusdauer stets eine entscheidende Kennzahl für die Auswahl einer neuen Technologie. Zur korrekten Berechnung der wahren Zyklusdauer eines Prozesses reicht die Betrachtung der Messrate von 3D-Scannern allein jedoch nicht aus.

Für Anwender in der Produktion sind die wichtigsten Leistungsparameter die Messrate und der Scanbereich. Die gleichzeitige Betrachtung dieser beiden Parameter liefert den Nutzern ein realistisches 3D-Scanerlebnis. Sobald bekannt ist, in welcher Zeit 1 Quadratmeter Oberfläche gescannt werden kann, ist es viel leichter, diese Leistungsfähigkeit für verschiedene Teilearten und Teilefamilien zu skalieren.

Möglichkeiten zur Vermeidung von Auswirkungen auf die Prüfleistung

Zur Berechnung der wahren Zyklusdauer für einen vollständigen Vorgang ist allerdings auch die Zeit für die Vorbereitung des Teils und die Reinigung nach der Messung von entscheidender Bedeutung. Informationen darüber, ob ein Teil lackiert oder pulverbeschichtet werden muss, sind ebenfalls Schlüsselfaktoren bei der Entscheidung über die Auswahl einer automatisierten 3D-Messtechnik, da zur Ausführung dieser zusätzlichen Arbeiten personelle Ressourcen benötigt werden.

Normalerweise sind flächenbasierte Scanner oder 3D-Scanner mit strukturiertem Licht extrem empfindlich in Bezug auf Oberflächenbeschaffenheiten. Die volumetrische Genauigkeit wird oft direkt davon beeinflusst, ob schwarze, weiße oder glänzende Materialien gescannt werden. Zur Vermeidung solcher Einflüsse auf die Scanleistungen muss das Teil manchmal vorbereitet werden, bevor es gescannt werden kann. Und selbst dann muss der Scanvorgang möglicherweise verlangsamt werden oder erfordert unter Umständen mehr Messungen. Bei der Ausführung solcher Vorbereitungsarbeiten ist es außerdem wichtig zu bedenken, dass das Teil danach auch gereinigt werden muss. Dies sind beides manuelle Vorgänge, die innerhalb der Produktionszyklusdauer ausgeführt werden müssen. Wo es nicht möglich ist, mit dem Produktionstempo Schritt zu halten, dort könnte ein Wechsel zu einer besseren Technologie interessant sein.

Heute können die besten 3D-Scanner der Welt verschiedene Oberflächenmaterialien und Oberflächenbeschaffenheiten verarbeiten, ohne dass vor dem Beginn der Erfassung Pulver oder Farbe aufgetragen werden muss. Sie bieten nicht nur das beste 3D-Scanerlebnis (Punkte pro Sekunde in Kombination mit dem Scanbereich), sondern sind auch die beste Lösung für die Bearbeitung von Teilen verschiedener Größen, Formen und Oberflächen.

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KMG-Bedienpersonal zu finden, ist schwierig und bleibt ein Problem in der Fertigung

Bei allen Diskussionen über Industrie 4.0 entstehen viele Missverständnisse darüber, was Unternehmen wirklich brauchen und wie sie es erreichen können. Industrie 4.0 verspricht vieles, einschließlich der Vorstellung, 100 % aller Maße an 100 % aller Teile messen zu können. Dies ist jedoch nicht das, was von Fertigungsunternehmen am meisten geschätzt wird. Das Wichtigste für ein Fertigungsunternehmen ist es, die vollständige Kontrolle über seinen Fertigungsprozess zu haben. Die Intensivierung der Qualitätskontrolle ist ein Weg dorthin, aber nicht das primäre Ziel des Managements.

Wahr ist, dass eine Steigerung der Produktivität des Qualitätskontrollprozesses zu einer früheren Erkennung von Problemen führt. Wahr ist aber auch, dass Unternehmen eine Philosophie der Früherkennung und Vorbeugung übernehmen, um Korrektur- oder Wartungsmaßnahmen besser planen zu können.

Automatisierung als Lösung für die Arbeitskräfteproblematik

Um solche Prinzipien in der Realität umzusetzen, brauchen Unternehmen natürlich Arbeitskräfte, die die KMG im Produktionsbereich bedienen. Zur Bedienung konventioneller KMG oder manueller Messwerkzeuge sind qualifizierte Qualitätskontrolltechniker oder manuelle Messgeräte erforderlich. Heute ist qualifiziertes Personal für die Qualitätskontrolle schwer zu finden, und diese Tatsache stellt für viele produzierende Unternehmen ein echtes Problem dar.

Jüngste Innovationen von Messtechnikherstellern haben gezeigt, dass Automatisierung eine Lösung für die Arbeitskräfteproblematik in der Messtechnik und die notwendige Produktionssteigerung darstellen kann. Während herkömmliche automatisierte Qualitätskontrolllösungen schwieriger zu implementieren waren als eigenständige 3D-Scanner, wurde dieses Problem bei der neuen Generation von 3D-Scan-KMG für Produktionsumgebungen durch eine enge Integration von Hardware und Software gelöst. Schnell, exakt und einfach zu bedienen – das sind die Haupteigenschaften der neuesten Koordinatenmessgeräte für Produktionsumgebungen.

Geschulte Fachkräfte sollten nur hochwertige Aufgaben der Qualitätskontrolle übernehmen

Ein Schlüsselelement ihres Erfolges beruht auf der Bewältigung der Personalproblematik, mit der so viele produzierende Unternehmen zu kämpfen haben, da diese neuen Geräte von Produktionsmitarbeitern anstelle von Mitarbeitern der Abteilung Qualitätskontrolle bedient werden können. Natürlich muss jemand aus dieser Abteilung den Prüfplan aufstellen, aber das KMG kann im Alltagsbetrieb von Produktionsmitarbeitern bedient werden. Denn sie müssen das Teil nur noch in das KMG einsetzen und auf Start drücken, damit der Roboter beginnt, sich mit dem 3D-Scanner über das Teil zu bewegen.

Außerdem müssen sich Qualitätskontrolltechniker und Ingenieure dank einer großartigen Softwareintegration kein Wissen mehr über Roboter oder Roboterkinematik aneignen. Softwarelösungen für digitale Zwillinge können heute aus einem Prüfplan automatisch einen Roboterpfad berechnen, simulieren und ausführen.

Wie die automatisierte Qualitätskontrolle Ihnen helfen kann, Ihre KMG-Aufgaben zu lösen

Kurz gesagt: Im Vergleich zu herkömmlichen KMG ist eine automatisierte 3D-Scan-KMG-Lösung deutlich schneller, was wiederum einen Gewinn an Produktivität und Effizienz bedeutet. Durch ihre Geschwindigkeit und Genauigkeit beseitigt sie Engpässe seitens des KMG und ermöglicht eine automatisierte Prüfung direkt an der Fertigungslinie. Sie bietet durch schnelle Integration, Automatisierung und einfache Bedienung eine Lösung für Probleme bei der Personalbeschaffung und ist die beste Möglichkeit, Auswirkungen auf die Prüfleistung zu vermeiden, da sie in der Lage ist, komplexe Teile mit unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten zu vermessen.

Im Grunde bietet sie eine Lösung für alle Probleme, mit denen Unternehmen bei der Verwendung eines herkömmlichen KMG konfrontiert sind, und bietet jedem Fertigungsunternehmen, das seine KMG-Prozesse verbessern, seinen Durchsatz beschleunigen und das Vertrauen und die Zufriedenheit seiner Kunden erhöhen möchte, einen definitiven Vorteil auf dem Markt.