Um ihre Spitzenposition an der Spitze der technologischen Entwicklung zu sichern, müssen Automobilausrüster unter anderem über eine extrem zuverlässige und präzise Qualitätskontrolle verfügen. Idealerweise sollte diese Kontrolle automatisch und in-line erfolgen. Der französische Automobilausrüster Sanden hat dies mit einer vollautomatisierten, produktionsintegrierten Koordinatenmessmaschine realisiert.

Die Produktionsanlage von Sanden, einem führenden Automobilausrüster aus der Nähe von Rennes in Frankreich, produziert Kompressoren für Klimaanlagen von Automobilen. Auf einer Fläche von rund 51.000 m2 befinden sich drei Produktionsgebäude: eine Gießerei, eine Montagewerkstatt sowie eine Fertigungsstätte (Aluminium und Stahl).
Bei Sanden ist Genauigkeit das Synonym für Qualität, zumal die Anforderungen heute viel höher sind als noch vor zehn Jahren. Im Automotive-Bereich erklärt sich diese Tendenz beispielsweise durch die Entwicklung von Produkten mit immer höherer Leistung, die aber einen immer niedrigeren Platzbedarf und verringerte Geräuschemissionen aufweisen müssen. Diese neuartigen Teile erfordern immer komplexere Geometrien, die sich von Hersteller zu Hersteller stark unterscheiden.

Ein umfassendes Technologie-Angebot

In diesem sehr speziellen Sektor existieren drei Technologien, die von Sanden allesamt an diesem Standort hergestellt werden, um sämtlichen Anforderungen der europäischen Automobilhersteller gerecht zu werden: Elektrokompressorsysteme, das PX-System sowie das SD-System. Letzteres, das zugleich das älteste ist, wird heute schrittweise durch die SN-Technologie ersetzt. Wegen der äußerst hohen Qualitätsanforderungen der besonders komplexen Werkstücke wurde vor rund zwei Jahren ein in Frankreich bis dahin beispielloses automatisiertes Messsystem von Mitutoyo implementiert.
Im Rahmen dieses Projektes wurde die Qualitätskontrolleinheit in das Ende der Produktionslinie integriert. Obwohl diese Lösung nur einen Teil der Fertigungsstätte mit rund 50 Maschinen betraf, stellte diese Neuimplementierung einen Durchbruch bei der Automatisierung dar. Die geforderten Toleranzintervalle (TI), die +/- 5 Mikrometer betragen, machten diese Investition unverzichtbar.
Die Entwicklungsabteilung des französischen Automobilausrüsters muss Bauteile entwickeln, welche die im Lastenheft der Hersteller genannten Vorgaben für den Kompressor einhalten. So kann beispielsweise die Reduzierung des Spiels zwischen den Komponenten eines Mechanismus erforderlich sein, um so den Geräuschpegel des Produktes beim Lauf zu reduzieren.
Die Erfüllung immer strengerer Anforderungen wirkt sich selbstverständlich auch auf die Automatisierung aus. Dabei wird das Ziel verfolgt, schnellere Zyklen bei gleichzeitiger Erhöhung der Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen sowie eine kurzfristige Anpassung an sich ändernde Bauteilgeometrien zu ermöglichen. Eine In-Line-3-Koordinaten-Messlösung ist hier signifikant flexibler als eine produktionsferne Messung. Die Automatisierung erlaubt es schließlich den Produktionsleitern, sich dem Kerngeschäft zu widmen, anstatt sich mit Aufgaben von nur geringer Wertschöpfung zu beschäftigen.
Die Automatisierung der Qualitätskontrolle hat sich als einzig richtiger Weg erwiesen, die Schwierigkeiten bei der Messung von Formfehlern von 11 Mikron zu meistern, bei gleichzeitiger Einhaltung einer Messsystemanalyse (Wiederholpräzision und Reproduzierbarkeit) von unter 10 %.

Präzise, schnell und flexibel

Bis zur Implementierung dieses Messsystems vergingen gerade einmal sechs Monate Entwicklungszeit. Nach Rücksprache mit sämtlichen Lieferanten und nach Prüfung aller Methoden hat sich Sanden abschließend für ein komplettes System entschieden, einschließlich einem Mitutoyo Drei-Koordinatenmessgerät vom Typ Mach Ko-Ga-Me mit einem Drehtisch, dass die Prüfung von 16 Werkstücken in Reihe und die komplette Steuerung über einen Controller ermöglicht. Diese Lösung erfüllt die Bedürfnisse des Ausrüsters in Bezug auf Präzision, aber auch hinsichtlich Zeitersparnis. So war es beispielsweise bei der Stahlbearbeitungslinie, die je Anlage zwanzig Werkzeugwechsel erfordert, essenziell wichtig, zu einer in die Linie integrierten Messung zu wechseln, was nun zwei- bis dreimal schneller möglich ist als zuvor. Die Umrüstzeiten konnten von 15 auf nur 5 Minuten reduziert werden.
Das Einmessen des Tasters dauert knapp 4 Minuten. Ein weiteres Charakteristikum des Systems ist ein Sensor, der die Drehung des Drehtischs verhindert, solange sich der Taster nicht in gesicherter Stellung befindet. Die Mach Ko-Ga-Me verfügt zudem über eine vereinfachte Bedienoberfläche, die es selbst einem Laien ermöglicht, den Testzyklus anhand einer Bildschirmdarstellung der Drehvorrichtung zu starten. Eine an der Rückseite angebrachte Kamera sorgt für die richtige Positionierung des Werkstücks in der Aufspannvorrichtung, um Kollisionen zu verhindern. Der geringe Platzbedarf des Systems ist ebenfalls ein wichtiges Merkmal.
Das Anti-Vibrations-System auf Luftkissen sorgt für zuverlässige Messergebnisse in der Fertigungsumgebung. Zusätzlich zu den besonderen Eigenschaften des Messgeräts und um den Anforderungen von Sanden gerecht zu werden, wurde der Tasterwechsler auf eine motorbetriebene Achse montiert, was ihm eine große Flexibilität verleiht.

Die meist genutzte Maschine in der Produktionshalle

Der Drehtisch enthält 16 auswechselbare Werkstückaufnahmen. Das ermöglicht die durch den Controller gesteuerte Messung von bis zu 16 Werkstücken. Jede Aufnahme kann eine beliebige Anzahl von Programmaufrufen verarbeiten, so dass sämtliche Produktionsphasen (OP) abgedeckt sind.
Die automatische Berichtsfunktion erzeugt umgehend eine große Anzahl von Messwerten und wertvollen Auswertungen, die an eine Statistik-Software gesendet werden. So können mit dem Ziel eines fortlaufenden Verbesserungsprozesses punktuell Prozess- und Kontrolldaten analysiert werden.
Das im Dezember 2014 installierte System ist mit einer Auslastung von 80 % heute das am häufigsten verwendete Messgerät in der Produktionshalle von Sanden.