Innovation beschleunigt die QC-Inspektion

13. August 2020

Eine modulare Vorrichtung mit Positionier Aufnahmen, die durch additive Fertigung hergestellt wurde, wird auf einem LK Metrology HC90 40.16.16 KMG bei RapidFit, Leuven, Belgien, geprüft.

Eine modulare Vorrichtung mit Positionier Aufnahmen, die durch additive Fertigung hergestellt wurde, wird auf einem LK Metrology HC90 40.16.16 KMG bei RapidFit, Leuven, Belgien, geprüft.

Modulare Mess- und Haltevorrichtungen mit 3D-gedruckten Positionier Aufnahmen machen den KMG-Ablauf schneller und zuverlässiger.

Die Qualitätskontrolle ist ein expandierender Aspekt der Fertigung, der für viele OEMs und deren Teile-Lieferanten einen eigenen Geschäftsbereich ergibt und somit einen besonderen Kanal für Know-how und Innovation darstellt. Die Entwicklungen, die in der Prüfung, Inspektion und Qualitätskontrolle einer Fertigungslieferkette stattfinden, finden sehr schnell Relevanz in anderen Bereichen.

Rapidfit, ein Unternehmen für additive Fertigung, hat ein Horizontalarm-Koordinatenmessgerät (KMG) eingesetzt, um die Genauigkeit von kundenspezifischen Mess- und Haltevorrichtungen zu prüfen, die für den Einsatz in der Automobilfertigung hergestellt werden. Mit diesem Gerät hat Rapidfit Kosten und Vorlaufzeiten reduziert, indem es die additive Fertigung zur Herstellung von Werkstückaufnahmen nutzte, die zu Standardvorrichtungskomponenten hinzugefügt werden. Für Automobilhersteller und -Zulieferer bedeutet diese Innovation, dass die Fahrzeugproduktion weiter rationalisiert werden kann, da Vorrichtungen mit größerer Funktionalität und besserer Wiederholbarkeit hergestellt werden können.

Häufig wird dies durch den Einbau von komplexen Spannelementen mit Freiformkonturen erreicht, die durch konventionelle Bearbeitung hergestellt werden. Das ist teuer, zeitaufwendig und erzeugt viel Materialabfall. Eine andere Möglichkeit ist die Integration von intelligenten Schnellspannmechanismen, die das zu haltende Bauteil nicht beschädigen. Selbst bewegliche Elemente wie Scharniere können gedruckt werden, ebenso Merkmale wie Clips, Stifte und Löcher.

Zur Herstellung der Komponenten werden verschleißfeste Kunststoffe verwendet, manchmal mit Stahleinlagen oder Buchsen. Alternativ können Teile aus aluminiumgefülltem Nylonpulver hergestellt werden. Damit lassen sich robuste Elemente drucken, die anschließend mit einer Genauigkeit von ± 0,05 mm gefräst und gebohrt werden können.

Anwender der Vorrichtungen sind hauptsächlich Hersteller von Kunststoff- und Verbundstoffkomponenten für Fahrzeuge, von relativ einfachen, leichten Gehäusen oder kleinen Blechteilen bis hin zu kompletten Karosserieteilen, Armaturenbrettern und Stoßfängern. Zu den Kunden gehören Automobil-OEMs wie Audi, Bentley, Lamborghini und Volvo sowie wichtige Partner in der Lieferkette, wie Mecaplast und Valeo.

Kürzere Durchlaufzeiten vom Auftragseingang bis zur Auslieferung der Vorrichtung, insbesondere bei komplexen Geometrien, sind das Ergebnis davon, dass keine Fräsmaschine programmiert werden muss, um typischerweise 90 Prozent des Materials von einem Aluminium Rohling zu entfernen, oder Zeit und Kosten für die Herstellung eines Gussteils und dessen anschließende Bearbeitung aufgewendet werden müssen. Die Anwender erhalten mehr Zeit und Flexibilität, um ihre Produktdesigns zu verfeinern und trotzdem Termine einzuhalten.

Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die Aufnahmen und Formstücke in der Regel nur die Hälfte des Gewichts ihrer konventionell bearbeiteten Äquivalente haben, so dass die Vorrichtung den Bediener leichter zu handhaben ist.

Ein hohes Maß an Modularität wird durch die Verwendung von Standard-Halteelementen, wie z. B. der Aluquick-Reihe von Horst Witte, zur Unterstützung der kundenspezifischen 3D-gedruckten Aufnahmen gewährleistet. Das System ermöglicht eine schnelle Anpassung durch einfaches Austauschen der Elemente, so dass Vorrichtungen kostengünstig neu konfiguriert werden können, um Designänderungen zu berücksichtigen.

Die patentierten Produkte von Rapidfit sind von zweierlei Art: Messvorrichtungen dienen der Überprüfung von Automobilkomponenten nach der Fertigung, um die Maßgenauigkeit zu verifizieren; während Haltevorrichtungen die Komponenten unterstützen, während sie in ein Fahrzeug eingebaut und mit KMGs oder anderen Messgeräten gemessen werden. Beide Typen bieten ein umfassendes Management der Maßgenauigkeit, die für die Gesamtqualität der zu montierenden Fahrzeuge entscheidend ist.

Genauigkeit ist entscheidend - Das wiederum bedeutet, dass die Qualitätskontrolle der Spannvorrichtungen entscheidend ist. Bei Rapidfit in Leuven, Belgien, war eine höhere Genauigkeit bei der Überprüfung der Kalibrierung von Vorrichtungen erforderlich. Um dies zu erreichen, wurde ein Horizontalarm-KMG LK Metrology HC90 40.16.16 ausgewählt und zusammen mit der Multisensor-Programmier- und Analysesoftware CAMIO8 des Herstellers installiert. Das Koordinatenmessgerät ermöglicht einen nahezu uneingeschränkten Zugang zu seinem 4×1,6×1,6 Meter großen Messvolumen, es verfügt über Keramikführungen und Luftlager für größte Stabilität auch bei hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen.

Ein Renishaw PH10-MQ, automatisch indexierbarer Messkopf mit automatischer Messtasteraufnahme, sowie ein schaltender Messtaster TP200 und verschiedene Verlängerungen waren ebenfalls Teil der Installation. Die HC90 ist in einem klimatisierten Messraum installiert und wird derzeit in einer Schicht betrieben.

Der Marketingleiter von Rapidfit, Stefan Roeding, kommentiert: "Kunden werden Messergebnisse nur dann akzeptieren, wenn sie dem Gerät vertrauen, das sie erzeugt. Die Genauigkeit und Wiederholbarkeit des LK KMG ist für seine Größe sehr hoch. Es kann zwei unserer Vorrichtungen auf einmal messen, was zu einer hohen Produktivität in der Prüfabteilung führt.

"Die Installation der Maschine war ein großer Schritt nach vorn, um die Qualität unserer Produkte vor der Auslieferung zu sichern und kostspielige Nacharbeiten zu vermeiden", fuhr er fort.

CEO Filip Dehing fügte hinzu: "Mit einem weltweiten Vertriebs- und Support-Netzwerk ist unser Unternehmen in einer idealen Position, um zu wachsen, indem wir ein bevorzugter Partner für große Automobilunternehmen auf globaler Ebene werden und neue Möglichkeiten voll ausschöpfen. All dies untermauert unser Engagement für hohe Qualität. Unsere Inspektionsabteilung mit dem KMG LK Metrology 'atmet' Genauigkeit und ist damit ein wichtiges Marketinginstrument, wenn Kunden und Interessenten uns besuchen."

Maximierung des KMGs - Ein typisches Projekt bei RapidFit beginnt damit, dass der Kunde eine CAD-Zeichnung des zu befestigenden Bauteils und Anweisungen schickt, wie es für die gewünschte Anwendung aufgespannt werden soll. Die Vorrichtung wird von einem der RapidFit-Konstruktionsingenieure virtuell in CATIA konstruiert, und die 3D-Positionier-Elemente werden als STL-Dateien ausgegeben, so dass sie durch die additive Fertigung mittels Pulver-Laser-Sintern hergestellt werden können.

Nach dem 3D-Druck werden die Aufnahmen mit Standard-Befestigungen zusammengebaut und ein Messprogramm in CAMIO8 erstellt (offline, oder sogar außerhalb des Standorts), für einen optimalen KMG Einsatz. Da jede Vorrichtung anders ist, ist die einfache Programmierung auf Basis der ursprünglichen CAD-Datei ein entscheidender Vorteil.

Das Programm wird an das LK HC90 übertragen und der Messzyklus wird ausgeführt, um zu überprüfen, ob alle Abmessungen der Vorrichtung in der Toleranz liegen. Wenn Änderungen erforderlich sind, modifizieren die Techniker die Vorrichtung und führen den Zyklus erneut aus. Messprogrammänderungen können bei Bedarf schnell im Teach-Mode vorgenommen werden.

Die Durchlaufzeit für eine durchschnittlich komplexe Vorrichtung beträgt drei bis vier Wochen, obwohl eine sehr komplexe Vorrichtung bis zu sechs Wochen dauern kann. Anschließend wird der Kunde zur Abnahme und Freigabe in den RapidFit-Messraum eingeladen.

Um Konturen schneller überprüfen zu können, hat der Hersteller das KMG um die Möglichkeit des Laserscannings erweitert und einen Nikon Metrology LC15Dx Laserscanner integriert. Er ist mit den Messtastern austauschbar und beide werden von der CAMIO8-Software von LK unterstützt. Die Technologie bietet eine doppelt so hohe Auflösung wie kamerabasierte optische Systeme und eignet sich daher für die Qualitätskontrolle von RapidFit-Vorrichtungen für die Automobilindustrie. Sie ersetzt daher die relativ langsamen taktilen Messroutinen in Teilen des Zyklus, bei denen Freiformdaten erfasst werden.

Quelle: American Machinists