Carl Zeiss Optotechnik GmbH - Optische Messtechnik

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Praxisnahe Ausbildung mit COMET 5 Sensor

HTL Wolfsberg setzt für eine technisch aktuelle Ausbildung, auf ein Digitalisierungssystem aus dem Hause ZEISS Optotechnik. 

SYSTEM / APPLIKATION
COMET 5

BRANCHE
University / Education

KUNDE
Höhere Technische Bundeslehranstalt Wolfsberg


AUFGABENSTELLUNG
Die HTL Wolfsberg ist eine 5-jährige, höhere technische Berufsbildende Lehranstalt. In der Tagesschule bietet HTL Wolfsberg die Ausbildung in den vier Fachrichtungen, Automatisierungstechnik, Mechatronik, Betriebsinformatik und Maschinenwesen an.

Für Berufstätige gibt es die Möglichkeit, im Rahmen der Abendschule, die höhere Lehranstalt für Berufstätige, mit den Fachrichtungen Automatisierungstechnik und Wirtschaftsingenieurwesen zu besuchen.

Die HTL Wolfsberg strebt eine ganzheitliche und umfassende Ausbildung an, die sowohl Allgemeinbildung als auch fachtheoretisches Wissen vermittelt. Konstruktions- und Entwurfsübungen, praktische Einheiten im Laboratorium und den Werkstätten sorgen für Praxisnähe.

Grund für die große Investition in einen 3D Scanner war, den Schülern und Studenten eine technisch aktuelle Ausbildung im Zuge der gesamten Produktentwicklung bieten zu können. In der modernen Produktentwicklung sind Themen wie 3D Scanner und 3D Drucker nahezu nicht mehr wegzudenken. Auch der Prozess der Bauteilrückführung in ein CAD Modell und die Weiterverarbeitung geben den Absolventen eine für das weitere Berufsleben oder für das Studium vorteilhafte Grundausbildung mit.

LÖSUNG UND PRODUKT
Maßgebend für die Kaufentscheidung war die Genauigkeit und Flexibilität des COMET 5 Sensors.

Der COMET 5 Sensor bietet mit seinem kompakten Systemaufbau hohe Mobilität und erlaubt so den Einsatz an unterschiedlichen Standorten. Durch die einfache Handhabung und die bedienerfreundliche Software, die vielfältige Funktionen und Analysetools beinhaltet, profitiert der Anwender von maximaler Bedienerfreundlichkeit. Nicht zuletzt wird dadurch eine professionelle Anwendung unterstützt, die für eine fundierte Ausbildung unverzichtbar ist.

Da die HTL Wolfsberg auch spritzgusstechnisch sehr gut ausgestattet ist, werden Werkzeugverschleißmessungen an den Spritzgusskavitäten durchgeführt und analysiert.

ERGEBNIS / NUTZEN FÜR DEN KUNDEN
Der Einsatz eines COMET 5 Sensors bietet nicht nur den Schülern und Studenten die Möglichkeit, eine Ausbildung nach neustem Stand der Technik zu erhalten, sondern schafft der HTL Wolfsberg auch ein Alleinstellungsmerkmal, welches die Ausbildungsqualität dieses Standortes wiederspiegelt.

Neben den bereits oben genannten Einsatzmöglichkeiten ist es der HTL Wolfsberg möglich, mit dem COMET 5 Sensor für Partnerfirmen aus der Wirtschaft (Schulpartner) komplexe Messaufgaben und Bauteilerfassungen gemeinsam mit den Schülern durchzuführen, sodass eine direkte Verbindung zwischen „Klassenzimmer“ und realer Arbeitswelt hergestellt wird.

Mittelfristig ist die Nutzung in allen Ausbildungsbereichen geplant, wobei vorerst der Einsatz in den Bereichen Mechatronik und Maschinenwesen forciert wird. Bis zur Anschaffung des COMET 5 Sensors war noch kein ähnliches System vorhanden. Lediglich im Bereich der 2D Bildverarbeitung gab es bereits Laboreinrichtungen.

          Digitalisierung einer Holzskulptur mit sehr vielen Freiheitsgraden – Übungsbeispiel zur Bauteilnachbearbeitung     Digitalisierung einer Holzskulptur mit sehr vielen Freiheitsgraden – Übungsbeispiel zur Bauteilnachbearbeitung
Digitalisierung einer Holzskulptur mit sehr vielen Freiheitsgraden – Übungsbeispiel zur Bauteilnachbearbeitung

VORTEILE / STATEMENT
• Technisch aktuelle Ausbildung
COMET 5 schafft Alleinstellungsmerkmal
• Genauigkeit, Flexibilität und Mobilität des COMET 5 Sensors
• Software mit vielfältigen Funktionen und Analysetools

„Die Merkmale Genauigkeit und Flexibilität waren maßgebend bei der Kaufentscheidung. Darüber hinaus war die technisch äußerst kompetente Beratung und Unterstützung hinsichtlich der Auswahl eines passenden Systems vorzüglich. Die Möglichkeit, mit dem System portabel an unterschiedlichen Orten schnell und unkompliziert Aufnahmen zu erstellen, sind ebenfalls sehr wichtig. Die Software mit den vielfältigen Funktionen und Analysetools sind für eine fundierte Ausbildung und eine professionelle Anwendung unverzichtbar.”
Prof. Dipl. Ing. Markus J. Liebhard, HTL Wolfsberg



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Zwei ZEISS Optotechnik Systeme ermöglichen die 3D Digitalisierung von Bauteilen bei der Sonnplast GmbH. 

SYSTEM / APPLIKATION 
T-SCAN CS und COMET LƎD

BRANCHE 
Spritzguss- und Montagetechnik

KUNDE 
Sonnplast GmbH


AUFGABENSTELLUNG 
Die Sonnplast GmbH ist Hersteller hochpräziser technischer Formteile aus thermoplastischen Kunststoffen im Ein- und Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren mit Sitz in Sonneberg (Thüringen). Als Lieferant für Automobilhersteller und namhafte Automobilzulieferer ist das Unternehmen mit einem breit gefächerten Portfolio von Produkten, wie Sitzblenden, Lüfterklappen und Cupholder auf dem Markt bekannt.

Um den hohen Qualitätsansprüchen an die Interieur- und Exterieurteile gerecht zu werden, verwendet die Sonnplast GmbH zur Qualitätsprüfung diverse Systeme: 3D-Koordinatenmessmaschine, Profilprojektor, Messmikroskop, Höhenmessgerät und Handmessmittel, wie Messschieber und Bügelmessschrauben.

Zur Erweiterung des Messraums war die Firma auf der Suche nach einem optischen Messsystem für kleine und großflächige Bauteile. Da die Firma Sonnplast GmbH nach ISO/TS 16949 zertifiziert ist, bestand die Anforderung an das neue System, dass es mit höchster Genauigkeit arbeiten muss. Zudem sollte es die Aufgaben der Messtechniker erleichtern und auch eine Zeitersparnis im täglichen Arbeitsalltag mit sich bringen.

LÖSUNG UND PRODUKT
Die Lösung fand die Firma Sonnplast GmbH mit zwei Systemen der Carl Zeiss Optotechnik GmbH: T-SCAN CS und COMET LƎD.

Mit dem handgeführten Laserscanner T-SCAN CS lassen sich auch große Bauteile schnell, intuitiv und hochpräzise in 3D scannen. Der 3D-Sensor COMET LƎD, der auf Streifenlichtprojektion basiert, liefert eine exzellente Datenqualität sowie ebenfalls hochgenaue Messergebnisse. Daher ist auch er ideal in der Qualitätskontrolle einsetzbar.


ERGEBNIS / NUTZEN FÜR DEN KUNDEN
Beide Systeme werden täglich eingesetzt und eignen sich für fast alle kleinen bis großen Bauteile, die die Firma produziert. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Bauteile aus einer Komponente oder mehreren Komponenten bestehen. Die Messungen beinhalten Erstbemusterungen, Requalifizierungen sowie Überprüfungen in der täglichen Serienproduktion.

Eine große Zeitersparnis durch den Einsatz der Systeme ist erkennbar. Die großen Vorteile bestehen darin, dass die Bauteile bereits in der Software vorausgerichtet und eine Aussage über das komplette Bauteil getroffen werden kann. Bei anderen Messgeräten war es bis zur Anschaffung der Systeme nur möglich, die Bauteile punktuell zu prüfen. Jetzt erhält die Firma in kürzester Zeit Aussagen über Maßhaltigkeiten sowie einen eventuellen Verzug am Bauteil. Dies ermöglicht z. B. ein weiteres Feature, der „Falschfarbenvergleich“. Dadurch ist die Sonnplast GmbH auch in der Lage, viel schneller Einfluss auf die aktuelle Produktion oder anstehende Werkzeugkorrekturen bei Erstbemusterungen zu nehmen.

Ein wichtiges Thema für die Sonnplast GmbH ist die Portabilität bei Versendung der ZEISS Optotechnik Systeme. Diese ist durch die einfache Montage und Demontage sowie die mitgelieferten Rollkoffer hervorragend gegeben. Die gute Bedienbarkeit sowie die Flexibilität der Systeme erleichtern zudem die Arbeit im Alltag sehr.

Sollte sich das Bauteilspektrum im Laufe der Zeit ändern oder vergrößern, ist die Firma in der Lage, die Systeme zu erweitern. Möglich ist dies aufgrund verschiedener austauschbarer Messfelder, mit denen jede Bauteilgröße gemessen und ausgewertet werden kann.

Da die Software zur Bedienung sehr benutzerfreundlich gestaltet ist, waren alle Mitarbeiter in der Lage, sofort nach der dazugehörigen Schulung selbständig mit den Systemen zu arbeiten.

„Natürlich steht für unser Unternehmen auch immer das Preis-Leistungsverhältnis im Fokus. Dieses sehe ich persönlich bei den beiden Systemen als sehr gut“, so Herr Lengert, Teamleiter Messtechnik.

Das Servicenetz ist kurz nach einer Neuanschaffung sehr wichtig. Bei Fragen, die sich eventuell im täglichen Umgang mit den Systemen stellen, stehen jederzeit kompetente und freundliche Mitarbeiter der Carl Zeiss Optotechnik GmbH am Servicetelefon zur Verfügung.
Dank des ZEISS Optotechnik Streifenlichtsensors und des handgeführten Laserscanners wird das Unternehmen für die nächste Zeit rundum Wettbewerbsfähig sein. Je nach Erweiterung des Unternehmens, wird sich zeigen, ob in langfristiger Zukunft auch eine Vergrößerung im Bereich der Messtechnik stattfinden wird. Da die Systeme miteinander kompatibel sind, stellt eine mögliche Erweiterung in Zukunft kein Problem dar.

Der ROI wird seitens von Herrn Lengert sehr hoch eingeschätzt. Die beiden Systeme bringen auf lange Sicht gesehen eine sehr große Arbeitszeitersparnis. Somit können viel mehr Bauteile in einer kürzeren Zeit gemessen werden. Dies bringt auch eine Ersparnis der Mitarbeiterkosten mit sich. Außerdem sind die beiden ZEISS Optotechnik Systeme bis auf die Kalibrierung nahezu wartungsfrei. Durch modernste Technik, wie die LED-Sensoren im COMET LƎD, haben die Systeme eine lange Lebensdauer und eine sehr gute Energieeffizienz. Die laufenden Kosten der Geräte halten sich daher im Rahmen. Bei langjährigem Einsatz muss dies ebenfalls in Betracht gezogen werden.


VORTEILE / STATEMENT

•    Systeme eignen sich für kleine und große Bauteile, unabhängig der Zahl ihrer Komponenten
•    Deutlich erkennbare Zeitersparnis
•    Hohe Portabilität der Systeme
•    Möglichkeit der Erweiterbarkeit der Systeme

„Wir sind mit unseren ZEISS Optotechnik Systemen zu 100 Prozent zufrieden. Sie arbeiten zuverlässig und schnell. Die Bedienung ist sehr einfach und erleichtert die Arbeit jeden Tag erheblich.”
Maik Lengert, Teamleiter Messtechnik, Sonnplast GmbH

Published in Optische Messtechnik
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BIMAQ setzt auf Streifenlichtprojektion

SYSTEM
COMET 5 / 50er und 400er Messfeld auf portablem mehrachsigen Stativ sowie Drehtisch zur automatisierten Objektpositionierung

BRANCHE
Education

KUNDE
Universität Bremen - Fachbereich Produktionstechnik Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft


AUFGABENSTELLUNG
Ein historischer Bildband aus 100 Jahren Firmengeschichte (1806 bis 1906) der Bremer Melchers-Group zählt zu den Exponaten des Überseemuseums Bremen. Im Rahmen einer Auftragsarbeit sollte der aufwendig und wertvoll gestaltete Bucheinband vom Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) mithilfe eines Streifenprojektionssystems hochaufgelöst dreidimensional gemessen werden. Da es sich bei dem Messobjekt um ein entsprechend wertvolles Ausstellungsstück handelt, war unbedingt eine taktile Messung zu vermeiden, um den empfindlichen Bucheinband vor Beschädigungen zu schützen. Darüber hinaus ist das großflächige Messobjekt mit einer Vielzahl von Details versehen, welche alle messtechnisch erfasst werden sollten. Aus diesem Grund kam nur eine optische, berührungslose und zerstörungsfreie Messtechnik mit der Möglichkeit einer flächenhaften Erfassung in Frage.

LÖSUNG UND PRODUKT
Das Bremer Institut für Messtechnik, Automatisierung und Qualitätswissenschaft (BIMAQ) ist ein ingenieurwissenschaftliches Forschungsinstitut am Fachbereich Produktionstechnik der Universität Bremen und entstand 2007 aus dem Zusammenschluss zweier Forschungseinrichtungen. Dem Wissenstransfer verpflichtet, arbeiten die BIMAQ-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowohl in der Grundlagenforschung als auch in anwendungsnahen Projekten: Von der Entwicklung neuer Produktions- oder Messmethoden bis hin zur Optimierung von Fertigungsprozessen oder der Entwicklung von Prototypen. Das BIMAQ kooperiert mit internationalen Forschungseinrichtungen und Unternehmen und beschäftigt rund 40 Mitarbeiter. Die Teams arbeiten in nationalen Forschungs- und Industrieprojekten, engagieren sich in großen EU-Vorhaben und sind maßgeblich an einem Bremer Sonderforschungsbereich der Deutschen Forschungsgemeinschaft beteiligt. Kernkompetenz des BIMAQ ist die Messtechnik, mit den ergänzenden Bereichen Automatisierung, Qualitätswissenschaft und Energiesysteme.

Der Ledereinband des historischen Bildbandes wie auch Gravuren auf den Beschlägen sollten digitalisiert werden. Dazu wurde das Streifenprojektionssystem COMET 5 1.4M im Rahmen eines vom BMU (Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit) geförderten Projektes beschafft, welches den Aufbau eines Labors für Großverzahnungen beinhaltet. Neben einem klassischen, taktilen Koordinatenmessgerät für großformatige Zahnräder mit einem Durchmesser von bis zu 3 Metern wurde im Bereich der optischen Messtechnik mit einem innovativen Streifenprojektionssystem der ZEISSr Optotechnik ein geeignetes Messgerät angeschafft. Da es sich bei der Universität Bremen um eine öffentliche Einrichtung handelt, wurde die Anschaffung des Streifenprojektionssystems über eine öffentliche Ausschreibung geregelt.

Neben dem Preis waren insbesondere die geringen Antast- und Kugelabstandsabweichungen, die Matlab-Schnittstelle, das geringe Gewicht und der einstellbare Messmodus (maximale Auflösung/maximale Messgeschwindigkeit) die entscheidenden Kriterien. Insbesondere die extreme Flexibilität in Kombination mit der Mobilität des Systems hat die Entscheidung zur Anschaffung des ZEISS Optotechnik-Systems angetrieben. Durch die Möglichkeiten zur Messfeldanpassung können Messobjekte von wenigen Zentimetern bis hin zu mehreren Metern Größe gemessen werden. Darüber hinaus lassen sich die Messungen auch unter verschiedensten Umgebungsbedingungen realisieren. Die Einführung des Systems verlief reibungslos innerhalb kurzer Zeit. Eine Auswahl an Mitarbeitern hat die Einführungsschulung in Neubeuern besucht und das Gelernte an weitere interessierte Mitarbeiter weitergereicht.

Der metallene Verschluss des Buches wurde zunächst separat gemessen und stellte den erfolgreichen Probelauf dar. Die aus mehreren Millionen Koordinaten und zahlreichen Aufnahmen bestehende Punktewolke wurde mithilfe der Systemsoftware zu einem Flächen-(Dreiecks-)Modell verknüpft. Durch manuelle Aufbereitung der Messdaten wurden Messfehler erkannt und korrigiert. Eine weitere automatische Nachbearbeitung glättete und optimierte das Abbild. Die CAM-Software der Firma Esprit generierte aus dem überarbeiteten Datensatz den CNC-Code für eine 5-Achs-CNC-Fräse der Firma MORI SEIKI, mit welcher der Bucheinband zunächst in einem Modellbau-Kunststoff reproduziert und anschließend ein Modell aus Aluminium erstellt wurde. Die hohe Genauigkeit während der Aufbereitung erlaubt nun den weiteren Einsatz des Duplikates als Ausstellungsstück und präsentiert die Anwendungsmöglichkeit der Messtechnik sowie die Fertigungsmöglichkeiten im BIMAQ und des Fachbereichs an der Universität Bremen.

ERGEBNIS / NUTZEN FÜR DEN KUNDEN
Das ZEISS Optotechnik Messsystem COMET 5 wird abteilungsübergreifend im ganzen Institut für unterschiedlichste Messaufgaben eingesetzt. Darüber hinaus ist die Streifenprojektion und die Handhabung optischer Messsysteme Bestandteil mehrerer Vorlesungen und Labore. Am BIMAQ existierten vor der Anschaffung des ZEISS Optotechnik-Systems zwei veraltete Streifenprojektoren, die jedoch den Anforderungen des Instituts nicht mehr genügen konnten. Zum einen waren die Messfelder der Systeme zu klein für aktuell am BIMAQ behandelte Forschungsansätze und zum anderen die Hardware-/Software-Komponenten nicht mehr zeitgemäß. Die optische geometrische Messtechnik ist eine wichtige Ergänzung für die konventionelle taktile Geometrie-Messtechnik und findet folglich Anwendung im Forschungs-, Lehr- und Dienstleistungsspektrum des Instituts.

Die Bedienung der vorherigen Streifenprojektionsgeräte war aufgrund der Komplexität nur einigen wenigen eigens geschulten Mitarbeitern möglich. Mit dem ZEISS Optotechnik-System hingegen ist hingegen aufgrund der einfachen Bedienbarkeit eine Vielzahl an Mitarbeitern vertraut. Dies ermöglicht einen flexibleren Einsatz des Systems, ohne auf Expertenwissen einiger weniger Mitarbeiter angewiesen zu sein. Des Weiteren hat sich die Zusammenarbeit mit den Studenten erheblich vereinfacht. Die Ergebnisse von Messungen sind schneller verfügbar, so dass die Studenten direkt die Vorteile dieser Messtechnik abschätzen können. Mit dem neuen System lässt sich so viel einfacher Begeisterung für die Streifenprojektion wecken, was zu eigenen Ideen für Messaufgaben führt und sich sowohl im Ablauf der Vorlesungen und Labore, als auch in den schriftlichen Ergebnissen der Studenten wiederspiegelt.

„Bis zum aktuellen Zeitpunkt verlief die Zusammenarbeit mit der ZEISS Optotechnik immer reibungslos. Der technische Support hat uns schon einige Male eine Menge Zeit und Ärger erspart und auch der Vertrieb ist jederzeit hilfsbereit und stellt sich gerne auf unsere besonderen Bedürfnisse als Institut einer Universität ein.“ Christoph Dollinger M.Sc., Abteilung Energiesysteme und Werkstoffprüfung, BIMAQ - Universität Bremen
Derzeit ist das Messsystem Bestandteil einiger Forschungsanträge und soll insbesondere als Referenzverfahren für neu zu entwickelnde Messverfahren im Bereich der Windenergie eingesetzt werden. Dafür ist eine Messfelderweiterung geplant, die Möglichkeiten zur Messung von großvolumigen Bauteilen bieten soll. Des Weiteren bestehen Ansätze zur Beschaffung eines Roboters für die Lehre, der ebenfalls als Positionierein-richtung für das Messsystem zum Einsatz kommen könnte.

VORTEILE / STATEMENT

• Optische geometrische Messtechnik als wichtige Ergänzung für die konventionelle taktile Geometrie-Messtechnik
• Benutzerfreundlichkeit sowie Flexibilität und Mobilität des Systems
• Hohe Genauigkeit bei Antast- und Kugelabstandsabweichungen
• Einstellbarer Messmodus (maximale Auflösung/maximale Scangeschwindigkeit)

„Insbesondere die flexible Anpassungsfähigkeit an die vielfältigen Messsituationen und die einfache Bedienbarkeit der Messsystemsoftware haben uns den Einsatz sehr erleichtert und überzeugende Messergebnisse geliefert.“ Dipl.-Ing. Michael Sorg, Abteilungsleiter Energiesysteme und Werkstoffprüfung, BIMAQ - Universität Bremen

 

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INNOVATIVER WEG IN DER MESSTECHNIK STEIGERT DIE PROZESSSICHERHEIT

Für die serienbegleitenden Prüfungen von Haushaltsgeräten setzten die Messtechniker bei Bosch und Siemens Hausgeräte, Traunreut, früher Koordinatenmessmaschinen ein. Im vergangenen Jahr lösten sie die taktile Messtechnik durch optische 3D-Messtechnik von Steinbichler Optotechnik, Neubeuern, ab. Dadurch wurden der Fertigungsprozess sicherer und die Kosten gesenkt.

„Könnt Ihr auch Stanzteile aus Blech optisch vollautomatisch genau vermessen und auswerten?“ Das fragte Messtechniker Paul Spiel von Bosch und Siemens Hausgeräte (BSH), Traunreut, die Mitarbeiter von Steinbichler Optotechnik, Neubeuern, im November 2006 auf dem Euromold-Messestand in Frankfurt. Mit dieser scheinbar simplen Frage begann eine intensive Zusammenarbeit zwischen BSH und Steinbichler. Binnen eines Jahres wurden drei robotergestützte 3D-Digitalisierungsanlagen im Messraum der zentralen Messtechnik, im Presswerk und der Fertigung installiert.

Am Standort Traunreut werden Elektroherde, Backöfen, Kochfelder, Mikrowellenkombigeräte und Warmwasserbereiter gefertigt. Dort sollte In der zweiten Jahreshälfte 2008 die Produktion einer neuen Herdserie mit höheren Designanforderungen anlaufen. Die Herde zeichnen sich im Vergleich zu den Vorgängermodellen durch kleinere Spalt- und Versatzmaße aus. Innerhalb der Toleranzkette müssen Einzeltoleranzen von bis zu +/- 0,05 mm sicher ermittelt werden.

Für den Produktionsanlauf und die anschließende Serienüberwachung war es dringend notwendig, die messtechnischen Kapazitäten zu erweitern. Damit mussten sich Anfang 2007 die Mitarbeiter in der Qualitätssicherung beschäftigen. Der bequemste Weg wäre gewesen, die vorhandene taktile Messtechnik um einige Koordinatenmessmaschinen zu erweitern.Dies hätte bedeutet: bekannte Maschinen, bekannte Vorgehensweisen, bekannte Technik. Genauso hätte dies bedeutet: keine neuen Erkenntnisse, keine Verbesserung in der serienbegleitenden Prozessüberwachung, technischer Stillstand bei BSH.

Nach intensiven Besprechungen beider Projektteams und ausführlichen Tests zur Genauigkeit, Wiederholbarkeit und der Gauge-R&R-Prüfung entschieden sich QMS-Leiter Christoph Schmitt und das Projektteam für das optische 3D-Messsystem COMET 5 4M mit Streifenprojektion. Dafür waren laut BSH- Projektleiter Thomas Rychtarik folgende Kriterien ausschlaggebend:

  • Die hohe Messgeschwindigkeit bringt einen deutlichen zeitlichen Vorsprung. Die Messergebnisse liegen schneller vor und können bei Abweichungen früher zur Korrektur in den Prozessparametern in der Produktion (zum Beispiel im Presswerk) herangezogen werden. Die Bauteile werden vollständig dreidimensional aufgenommen, so lassen sich auch flächige Abweichungen vom Sollmaß einfach darstellen (zum Beispiel die Auflageflächen von Klebeprofilen und Montagerahmen).
  • Eine zusätzliche Prüfung eines Bauteils ist mithilfe des gespeicherten 3D-Datensatzes an jeder Messposition nachträglich möglich. Die Teile müssen bei nachträglichen Messungen nicht noch einmal auf der Messmaschine aufgespannt werden.
  • Die optische Messung ist berührungslos. Somit eignet sich das Verfahren zur Vermessung von geklebten Teilen, die dadurch vor dem Ende der Aushärtezeit auf geometrische Abweichung (Position und Verkippung) überprüft werden können. Gegebenenfalls können Korrekturen in den Klebeprozess früher einfließen.
  • Die hohe absolute Messgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit mit der Sensorik des Messsystems ermöglicht das sichere Erfassen der Messwerte innerhalb der geforderten Einzeltoleranzen. Die Prüfmittelfähigkeit und die Prüfprozesseignung wurden erfolgreich nachgewiesen.


Drei Inspektionsanlagen für unterschiedliche Aufgaben
Alle drei Inspektionsanlagen sind identisch konfiguriert und beinhalten ein Weißlichtstreifenprojektionssystem COMET 5 mit einer 4-Megapixel-Kamera und einem 200er Messfeld. Der Sensor wird von einem Kuka-Roboter mit Armverlängerung in Position gebracht. Das zu messende Bauteil liegt auf einem Kuka-Drehtisch, der als siebte Achse vom Robotercontroller angesteuert wird. Die Oberfläche des Drehtisches ist mit einer fotogrammetrisch eingemessenen Referenzpunktliste versehen, die zur globalen Zusammenführung der einzelnen flächigen 3D-Aufnahmen genutzt wird. Die Lage des Drehtisches, des Roboters und der Kalibrierplatte ist bei allen drei Installationen identisch, deshalb können auf allen drei Anlagen alle Messprogramme der verschiedenen Bauteile ablaufen. Durch diese Redundanz ist die Verfügbarkeit der messtechnischen Prüfmöglichkeiten gesichert. Falls eine Anlage zum Beispiel wegen Wartungsarbeiten nicht genutzt werden kann, sind die notwendigen serienbegleitenden Messungen auf den beiden anderen Anlagen durchführbar.

Die erste Anlage wurde für die Messtechnik beschafft. Diese wird in einem eigens dafür vorbereiteten Raum mit Messraumqualität für folgende Aufgaben eingesetzt:

  • Messungen zur akuten Problemlösung durch vollflächiges Erfassen der Prüfteile,
  • Programmieren der Messprogramme für die anderen Anlagen (Anlage 2 und 3).


Der Messraum mit Anlage 1 stellt die zentrale Einheit im Anlagennetzwerk dar. Hier werden die Messprogramme und Prüfanleitungen für alle zu prüfenden Teile erstellt. Bauteilpositionierung auf dem Drehtisch, Roboterbahn, Drehtischstellung, Sensorposition zum Bauteil, Makroerstellung für die Inspektionssoftware, Reporterstellung und Einbindung in die Datenbank in das BSH Qualitätsmanagement - all dies wird auf der Masteranlage festgelegt.

Die zweite Anlage wird zur Blechteilabnahme in der Vorfertigung eingesetzt und steht in einem abgetrennten, klimatisierten Raum in der Presswerkhalle, circa 15 m von den acht Pressen entfernt. Durch die Schwingungen des Hallenbodens war es zwingend erforderlich, den Roboter (mit Sensor) und den Drehtisch gemeinsam auf einer massiven Betonplatte zu platzieren. Der erhöhte bauliche Aufwand wird durch die sehr kurzen Wege für die Mitarbeiter im Presswerk kompensiert. Die zweite Anlage wird hauptsächlich für folgende Aufgaben eingesetzt:

  • Erst- und Letztteilprüfung in der Vorfertigungsfabrik,
  • PFU-Messungen (Prozessfähigkeitsuntersuchungen) aus der laufenden Serienfertigung,
  • Reihenmessungen bei Fertigungsproblemen.


Die zweite Anlage weist eine weitere Besonderheit auf. Nach dem Einlesen der Teilenummer des Prüfteils mit einem Barcodeleser (dieser ist bei allen drei Anlagen integriert) erscheint auf einem separaten Monitor über dem Drehtisch der bauteilspezifische Adaptersteckplan. Der Prüfer entnimmt die angezeigten Adapter aus dem Fundus unter dem Monitor, steckt diese in die entsprechende Position auf dem Drehtisch, legt das Prüfteil auf und startet die automatische Messung.

Die dritte Anlage dient nahezu ausschließlich der Abnahme von Klebeprozessen. Unter der Leitung von Florian Huber, Qualitätsbeauftragter bei BSH, wurden zusammen mit den Entwicklern von Steinbichler Aufspannkonzepte und Messstrategien erarbeitet, die die optische Vermessung von geklebten, noch nicht aushärteten Metallprofilen auf Glasoberflächen ohne Vorbehandlung durch Sprühen ermöglichen. Die wichtigsten Aufgaben an der dritten Anlage sind:

  • Überprüfung der Maßhaltigkeit des Scheibenklebeprozesses,
  • PFU-Messungen aus der laufenden Serienfertigung,
  • Reihenmessungen bei Fertigungsproblemen.


Auch bei der dritten Anlage werden die Bauteilnummern per Barcodeleser übernommen. Nur dort tragen die Bediener beim Handling der Glasscheiben Handschuhe, was Fingerabdrücke vermeiden soll.

Investition rechnet sich
Das Messnetzwerk von automatisierten optischen 3D-Digitalisiersystemen brachte der BSH monetäre Vorteile. Vor allem die drastische Reduktion der Messzeit pro Prüfteil, die zusätzliche flächige Information im Messreport und damit eine gesteigerte Prozesssicherheit in der Fertigung, senkten die Kosten pro Prüfung und den Ausschuss. „Die Steinbichler-Anlagen machen sich täglich bezahlt“, urteilt Christoph Schmitt. Die mitgelieferte Inspektionssoftware COMETinspect ermöglicht über eine Viewer-Installation den Mitarbeitern in den Konstruktionsabteilungen Soll-Ist-Vergleiche (Messdaten zu CAD-Daten) am eigenen Rechner. „Mit der Ansammlung von Messdaten und Reports geben wir uns nicht zufrieden. Wir benötigen eine statistisch belastbare Basis für unsere Entscheidungen“, erklärt Christoph Schmitt weiter. Diesen Anspruch erfülle eine Schnittstelle zwischen der Steinbichler-Software und der Qualitätsmanagementsoftware Q-DAS.

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Präzision ist für Medizinprodukte ein wichtiges Qualitätskriterium. Die genaue Kontur, das exakte Maß, die Zusammensetzung einer Struktur – all dies ermittelt und dokumentiert die Koordinaten Messtechnik Iserlohn GmbH (KMI) mit anspruchsvollen 3D-Messmethoden. Kaum Abweichungen vom Sollwert erlaubt etwa der „Respimat® Soft Inhaler“.

Das von der Boehringer Ingelheim microParts GmbH hergestellte Inhalationsgerät erleichtert mit mikrostrukturierten Pumpen und Düsen die Behandlung von Atemwegserkrankungen. Es ist weltweit millionenfach im Einsatz – da ist die Maßhaltigkeit aller Komponenten ein unverzichtbares Kriterium für zuverlässige Funktion.

An dieser Stelle setzt KMI als Dienstleister mit 3D-Messtechnik der Firma Steinbichler Optotechnik GmbH an. Für genaue Werte sorgen beispielsweise fotooptische Verfahren wie die Weißlichtstreifenprojektion. Bei der dreidimensionalen Messung werden die Formteile des Inhalationsgerätes über die gesamte Oberfläche mit den CAD-Konstruktionsdaten verglichen und beurteilt. „Die Bauteile werden mit einem Drehtisch automatisch in die richtige Position gebracht und von allen Seiten digitalisiert, ohne den Sensor bewegen zu müssen“, erläutert Geschäftsführer Jörg Finger. Am Ende der hochpräzisen Messzyklen erhält der Kunde eine Dokumentation der Messergebnisse, eine qualifizierte Aussage über die Qualität der gemessenen Bauteile und außerdem die erforderlichen Daten für die Werkzeugkonstruktion.

Boehringer Ingelheim microParts stellt jährlich 20 Millionen Inhalationsgeräte exklusiv für den Mutterkonzern Boehringer Ingelheim her und setzt bereits 2004 auf die Kompetenzen von KMI. Das Iserlohner Messlabor ist Mitglied der Brancheninitiative Gesundheitswirtschaft Südwestfalen und als eines von wenigen akkreditierten Dienstleistungsunternehmen in der 3D-Messtechnik nach DIN EN ISO/IEC 17025:2005 zertifiziert. „Das gibt unseren Kunden Sicherheit, mit einem von unabhängiger Stelle überwachten Messlabor zusammenzuarbeiten.“, sagt Jörg Finger. Bundesweit betreut KMI Kunden aus der Kunststoffverarbeitung, der Metall- und Elektroindustrie und Medizintechnik.

Das Team aus hochqualifizierten Ingenieuren und Technikern hat sich der Genauigkeit verschrieben und trägt damit täglich zur optimalen Funktion von medizintechnischen Produkten bei.

www.kmi-web.com

Das KMI-Messlabor ist mit modernen taktilen und optischen Messanlagen für die Bereiche Erstmusterprüfung und Lohnmesstechnik ausgestattet.

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Seit Ende 2006 betreibt die Kia Motors Corporation ihre erste Produktionsstätte in Europa (Slowakei) und setzt mit den modernen Fertigungsanlagen neue Standards in der Automobilproduktion. Höchste Qualität und Effizienz in allen Bereichen des Produktionsbetriebes spielen mit die wichtigste Rolle.

Mit dem optischen Inspektionssystem ABIS II von Steinbichler Optotechnik wird die Oberflächenqualität der gefertigten Blechpressteile (Panels) in unmittelbarer Nähe des Pressenauslaufs auf das Genaueste überprüft. Das hochgenaue Sensorsystem erfasst sogar kleinste relevante Fehler wie z.B. Dellen, Beulen, Einfallstellen, Welligkeiten, Einschnürungen, Risse etc. bis zu einer minimalen Tiefe von bis zu 10 µm zuverlässig und schnell.

Durch selektive Stichprobenmessungen ist eine kontinuierliche Qualitätssicherung gewährleistet; zudem können auch durch eine intensive Überprüfung bei Produktionsanlauf wichtige Rückschlüsse auf den Produktionsprozess (z. B. die Auswirkung von Werkzeugänderungen auf Bauteile) gezogen werden. Dies dient der Kia Motors Corporation auch zur Qualitätsabstimmung zwischen den verschiedenen Werken und zur Einhaltung des einheitlich hohen Qualitätsstandards mit der Maxime “Drive Defects to Zero”.

Das ABIS II System ist leicht bedienbar und mit einer leistungsfähigen Software zur Systemsteuerung und Auswertung ausgestattet, so dass ein besonders effektiver Prüfablauf möglich ist. Die integrierte Klassifikation der messbaren Fehler ist ein essentieller Bestandteil der Datenauswertung, um in den nachgelagerten Entscheidungsprozessen die entsprechenden Qualitätskriterien automatisch anwenden zu können. Die ABIS Analysis Systemsoftware ermöglicht die Bildung von Fehlermerkmalen und Gravitätseinteilungen (Eingabe von Erfahrungswerten der Auditoren) – nicht jeder gefundene Defekt ist relevant und muss nachgebessert werden. Die gefundenen und klassifizierten Oberflächendefekte werden am Monitor auf der CAD Darstellung des Bauteils farblich gekennzeichnet und texturiert (Simulation eines abgezogenen Bauteils, d.h. virtueller Einsatz von Abziehsteinen) dargestellt.

Der Einsatz von ABIS II in den ersten Stufen der Prozesskette (z. B. im Presswerk) ermöglicht eine signifikante Kostenreduktion in der Qualitätssicherung, da aufwändige Nacharbeiten oder Ausschuss vermieden werden können.

Published in Oberflächeninspektion

Mit der BMW Group AG (Dingolfing) hat sich vor kurzem der dritte deutsche Automobilbauer im Premiumsegment neben der AUDI AG (Ingolstadt) und der Daimler AG (Sindelfingen) für das optische Oberflächeninspektionssystem ABIS II entschieden.

Das System ermöglicht die schnelle und objektive Oberflächenprüfung und Klassifikation von Außenhautteilen und unterstützt die Auditoren bei deren routinemäßigen Qualitätssicherungsaufgaben.

Published in Oberflächeninspektion
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COMET 5 - BMW Presswerk Regensburg

AUFGABENSTELLUNG 
Prozessoptimierung und Aufwandsreduzierung bei der Erstbemusterung durch Installation eines eigenen Prüfsystems in Regensburg, anlässlich des neuen BMW 1er Modells. Höchst präzise Maßhaltigkeitsprüfung und Qualitätssicherung durch neues Messverfahren. 

STEINBICHLER – LÖSUNG UND PRODUKT 
Das COMET 5 System an der robotergestützten Anlage im Presswerk BMW, Standort Regensburg, ist mit einer 2-Megapixel-Kamera und einem 400er Messfeld ausgestattet. Der Sensor wird von einem Industrieroboter aus dem Hause KUKA mit Armverlängerung gehalten, der auf eine Linearachse adaptiert ist. Auf der 3 Meter langen, stehenden oder liegenden Platte, können die Blechteile in Einbaulage montiert werden. Mittels Kulissen, die um das Bauteil angebracht werden, lassen sich die einzelnen Aufnahmen über die auf den Kulissen befindlichen Referenzpunkte zusammenführen. 

ERGEBNIS / NUTZEN FÜR DEN KUNDEN 
Bereits im letzten Jahr entschied man sich bei BMW in der Qualitätssicherung des Presswerks auf neue innovative Messtechnik zu setzen. Die Maßhaltigkeitsprüfung der Karosseriebauteile, die unmittelbar aus der Pressenlinie kommen, ist Teil der Qualitätssicherung. Denn nur wenn alle Bauteile maßlich einwandfrei sind, können sie im Karosseriebau und in der Montage problemlos verbaut werden. "Die entscheidende Frage bei der maßlichen Bewertung der Bauteile ist: Liegen die Pressteile im Zehntelmillimeter-Bereich innerhalb der Maßtoleranzgrenze, zum Beispiel beim Heckleuchten-Ausschnitt des Seitenrahmens?" erklärt Vanino den erforderlichen Prüfaufwand. „Mit der Entscheidung, den COMET 5 bei uns im Hause einzusetzen, konnten wir zwei positive Veränderungen gleichzeitig erzielen“ berichtet Roland Vanino, (TR-30) Qualitätsmanagement Messtechnik. „Der hohe Zeit- und Kostenaufwand, alle neuen Teile zur Prüfung z.B. nach München zu bringen, entfällt vollständig und durch den Einsatz des 3D Sensors von Steinbichler Optotechnik konnten wir gleichzeitig auf ein höchst innovatives Messverfahren umsteigen. “Da der COMET 5 häufig in der Prüfung von Serienteilen eingesetzt wurde, freute man sich bei Steinbichler, dass der Sensor sich auch bei der kompletten Erstbemusterung hervorragend bewährt, die z.B. durch die Integration der kompletten Berandungsmessung wesentlich komplexer ist.

„Wenn man bedenkt, dass die Kosten für eventuell nachträgliche Änderungen der Werkzeuge aufgrund von Qualitätsmängeln in die Millionenbeträge gehen können, wird schnell deutlich, wie wichtig eine so hochgenaue Messung ist, die der COMET 5 leistet“, erläutert Marco Pohle, Leiter Automatisierung bei Steinbichler.

Published in Optische Messtechnik
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Oberflächen, perfekt geprüft bei VW

Oberflächen, perfekt geprüft ABIS II-ANLAGE ermöglicht präzise Prüfverfahren und Dokumentation

Dank einer mobilen Testzelle der Firma Steinbichler konnten wir im Dezember 2011 eine zukunftsorientierte Prüftechnik für Oberflächen im Presswerk erproben. Im Rahmen der einwöchigen Testphase wurde geprüft, ob die vom Hersteller beworbenen Fähigkeiten der Anlage im Emder Produktionsprozess einsetzbar und nutzbar sind.

„Die Ergebnisse und Erfahrungen der gemeinsam vom Presswerk, Karosseriebau und der QS- Fertigung durchgeführten Versuche waren durchweg positiv", äußerte sich Wolfgang Meyer, Prozeßkoordinator im Presswerk nach der Erprobung. Die Oberflächen von Blechteilen werden bislang im Rahmen einer periodischen Prüfung durch Sichten, Abfühlen und Abziehen geprüft. Nachteile hierbei sind, dass die Prüfzeit je nach Bauteil relativ lang und die Prüfung bauformbedingt schwierig ist. Darüber hinaus können einige Beanstandungsarten an einem Blechteil in unlackiertem Zustand mit bloßem Auge kaum wahrgenommen werden. Das Prüfen von Oberflächen bzw. das Erkennen solcher Beanstandungen setzt somit eine sehr große Erfahrung der Mitarbeiter voraus. Das so genannte „Bauchgefühl“ des jeweiligen Mitarbeiters stellt hierbei einen entscheidenen Faktor dar. Zielsetzung seitens Presswerk ist es, die Oberflächen von Blechteilen zukünftig mit der ABIS II Anlage der Firma Steinbichler nach objektiv messbaren Kriterien zu prüfen und dies sauber zu dokumentieren.

Die Prüfung erfolgt mittels eines Roboters und eines Sensors. Die Oberfläche wird hierbei abgescannt und mit einem abgestimmten Grenzmuster verglichen. Anhand einer Fehlfarbenübersicht können die Abweichungen und Beanstandungen von geschultem Personal erkannt werden. Dem Mitarbeiter wird so eine Hilfe gegeben, um schnell, objektiv und vor allen Dingen einheitlich zu prüfen. Der Einfluss des „Bauchgefühls“ wird somit ausgeschlossen. Der Einsatz der Oberflächeninspektionseinheit ermöglicht zudem schnellere Reaktionszeiten zur Behebung von Beanstandungen. „Außerdem werden Prüfzeiten reduziert und damit kann die Anzahl an Prüfungen erhöht werden, was Anlagenstillstände und Kosten für Ausschuss bzw. Nacharbeit nachhaltig reduziert“, so Rüdiger Bruns, Leiter Werkzeug und Prozess.

Vergleichbare Oberflächeninspektionsgeräte der Firma Steinbichler befinden sich bereits bei anderen Automobilherstellern im Einsatz: unter anderem bei Audi, BMW, Mercedes und Kia. In naher Zukunft werden auch bei Volkswagen Sachsen zwei Anlagen zum Einsatz gebracht. In Emden ist der Einsatz von Oberflächeninspektionsgeräten – das ist in dieser Form ein Novum – über den gesamten Produktionsprozess vom Einzelteil bis zum fertigen Zusammenbau angedacht. Neben den beschriebenen Vorteilen bringt der Einsatz über die gesamte Prozesskette den zusätzlichen Vorteil, dass der gesamte Prozess bzw. die Auswirkungen des Prozesses analysiert und bewertet werden können. Die entsprechenden Planungen zur Umsetzung sind initiiert worden.

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GESTAMP Polska und VW Nutzfahrzeuge nutzen für die Qualitätskontrolle der Caddy-Außenhautteile das optische Oberflächeninspektionssystem ABIS II. Zum ersten Mal setzt ein Zulieferer für Karosserieaußenhautteile die ABIS Technologie für die Qualitätskontrolle und -dokumentation ein. In einer vorbildlichen partnerschaftlichen Lieferanten-Kunden Beziehung haben die Qualitätsverantwortlichen des Presswerks Gestamp Polska (Września) und VW Nutzfahrzeuge (Poznan) gemeinsam die Möglichkeiten der optischen Oberflächeninspektion untersucht und dann die Beschaffung eines ABIS Offline Systems für den Einsatz direkt im Presswerk beschlossen.

Die drei wichtigsten Argumente von GESTAMP Polska für die Investition in die neue Technologie sind:

  • Objektive Oberflächenbeurteilung und eindeutige Klassifikation Die ABIS-Sensorik misst reproduzierbar und berechnet objektiv den Auditwert. Gemeinsam legen die Auditoren bei Gestamp Polska und die Zukaufteilverantwortlichen bei VW Poznan die Grenzwerte für die Oberflächenqualität fest und ersparen sich somit mögliche anschließende Diskussionen über subjektive Qualitätsbeurteilungen. Die eindeutigen Grenzwerte sind digital hinterlegt.

  • Kürzere Einzelprüfzeiten ermöglichen höhere Stichprobenzahl Für eine manuelle Prüfung mit Abziehstein und anschließender Bewertung im VW Klassifikationsschema für z. B. einen Caddy-Seitenwandrahmen benötigt der Auditor ca. 60 Minuten. Mit der neuen ABIS II Offline-Anlage im Presswerk ist diese Oberflächenqualitätsprüfung in max. 3 Minuten komplett abgeschlossen. Aufgrund der kürzeren Einzelprüfzeit kann das Monitoring der Außenhautqualität im laufenden Produktionsbetrieb mit einer wesentlich höheren Stichprobenzahl erfolgen.

  • Ausschusskosten gesenkt Aufgrund der berührungslosen, optischen Oberflächeninspektion mit ABIS II fallen geringere Ausschusskosten an, da die zu prüfenden Teile nicht mit einem Abziehstein bearbeitet werden müssen und somit ohne Qualitätsverlust wieder in die laufende Produktion eingeschleust werden können. Bereits in der Testphase vor der Beschaffung wurde von VW Nutzfahrzeuge Poznan auf den ganzheitlichen Ansatz der Oberflächenqualitätsprüfung in der Prozesskette Wert gelegt.

Es wurden z. B. die Caddy Schiebetüren als Einzelteil, anschließend als Zusammenbau (ZSB) und schließlich nach der KTL-Lackierung inspiziert. Bei dieser internen Prozessoptimierung sollen mögliche Einflussfaktoren auf die Oberflächenqualität frühzeitig im Gesamtproduktionsprozess aufgedeckt werden. Es geht letztendlich um eine weitere Kostensenkung im Nacharbeitsbereich, sprich die Optimierung der Nacharbeit auf die tatsächlich später sichtbaren Oberflächenfehler. Die ABIS II Offline Anlage wurde im Juni 2010 bei GESTAMP Polska installiert, wobei das Anlagenkonzept auch die Möglichkeit bietet, komplette Karosserien zu inspizieren und auch kontrastsensitive Fehler wie Kratzer (Kratzer sind keine 3D-Fehler) zu detektieren.

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