Hochauflösende optische 3D-Messsensoren in der Produktion messen Toleranzen im frühzeitigen Fertigungsstadium automatisch. So trägt intelligente Messtechnik maßgeblich zum Smart Manufacturing bei. 

Flexible Qualitätssicherung in der Produktion ermöglicht es, auch kleinere Stückzahlen mit engeren Toleranzen und höherer Präzision gewinnbringend zu fertigen. Voraussetzung dafür sind hochauflösende optische 3D-Messsensoren, die Toleranzen bereits in einem frühzeitigen Fertigungsstadium automatisch messen. Eine fortschrittliche Kombination aus Robotik und 3D-Messtechnik lässt sich in bestehende Fertigungslinien integrieren und liefert wiederholgenaue und rückführbare Messungen.

In die Produktion integriert

Der ToolCobot von Alicona ist ein Beispiel dafür, wie hochauflösende optische 3D-Messtechnik automatisiert in die Fertigung eingebunden wird. „Die Messtechnik spielt eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung von Smart Manufacturing. Sie gehört raus aus dem üblicherweise entkoppelten Messraum und in eine bestehende Produktionsstraße eingebunden“, erklärt Alicona Geschäftsführer Dr. Stefan Scherer die Rolle der Messtechnik bei der Umsetzung des Produktionskonzeptes Smart Manufacturing. „Die eingebundene Messtechnik verifiziert bereits in einem sehr frühen Fertigungsstadium Dimensionen, Toleranzen und Oberflächengüte. Entspricht ein Bauteil nicht den vorgegebenen Toleranzen, wird die Produktion rechtzeitig korrigiert. Fehlerhafte Bauteile werden nicht mehr produziert, ein Erstteil ist sofort ein Gutteil“, führt Scherer weiter aus. Er kennt die Anforderungen moderner Produktionsleiter, denn Alicona Messsysteme werden basierend auf der Technologie der Fokus-Variation weltweit unter anderem in der Werkzeugindustrie zur produktionsintegrierten Qualitätssicherung eingesetzt.

Vollständige Automatisierung

Auf der Messe Control 2017 stellt der 3D-Messtechnikanbieter weitere Möglichkeiten zur Umsetzung von Smart Manufacturing vor. Die Voraussetzung zur Implementierung dieser Produktionsstrategie sind vollständige automatisierte, hochauflösende 3D-Messsysteme, die jeder Werker ohne Messtechnikvorkenntnisse bedienen kann. Mit seinen kollaborativen Systemen, den Cobots, zeigt das Unternehmen eine neue Variante, hochauflösende optische 3D-Messtechnik automatisiert einzusetzen. Die jüngste Entwicklung aus der Produktlinie, der ToolCobot, verfügt über einen mobilen Aufbau auf Rollen, wodurch er beliebig positioniert werden kann. Bauteile können somit auch in der Maschine gemessen werden.

Werkzeuge in der Maschine messen

Cobots bestehen aus einem 6-Achs Roboter und einem stabilen optischen 3D-Messsensor, der auch unter Produktionsbedingungen wiederholgenaue und rückführbare Messungen in hoher Auflösung liefert. Handling, Konfiguration und Messen von eingelernten Messreihen erfordern keine Messtechnikvorkenntnisse. Damit lassen sie sich optimal in bestehende Fertigungslinien integrieren. Das neue System ist für die Messung von großen Werkzeugen mit langem Schaft konzipiert und ergänzt damit die Produktpalette zur Schneidkantenmessung von Mikropräzisionswerkzeugen. Der ToolCobot ist eine 9-Achs Lösung: Der 6-Achs-Roboter wird ergänzt durch den optischen 3D-Messsensor, die Rotationsachse der Hohlschaftkegel-Schnittstelle und eine variable Hubachse. Der Anwender bestimmt damit die Positionierung seines Werkzeugs auch in der Höhe und schafft in Kombination mit der Rotationsachse bestmögliche Zugänglichkeit für die Messung. Der Aufbau auf Rollen macht das System zudem portabel und somit flexibel an mehreren Orten einsetzbar. Hersteller haben die Möglichkeit, das System zu ihren Werkzeugmaschinen zu führen und ihr Werkzeug in der Maschine zu messen. Bauteile müssen nicht ausgespannt und in einem entkoppelten Messraum gemessen werden. Fehler und nicht eingehaltene Toleranzen werden frühzeitig – nicht erst am Ende eines Fertigungsprozesses – erkannt, fehlerhafte Bauteile erst gar nicht produziert.

Optischen Messsensoren in der Fertigung

Der Einsatz von hochauflösender optischer 3D-Messtechnik mittels der Robotik-3D-Messtechnik-Kombination  ist eine von mehreren möglichen Varianten, wie sich hochauflösende Messsensoren in eine bestehende Produktion einbinden lassen. Die tatsächliche Messtechnik-Anbindung kann beispielsweise mit einem Standard-Messsystem des Anbieters in Kombination mit dem Automatisierungs-Interface „AutomationManager“ erfolgen. Messreihen, die ein Administrator im Vorfeld offline konfiguriert, werden vom Werker in der Produktion per Knopfdruck gestartet. Die 3D-Messung und Auswertung finden voll automatisiert im Hintergrund statt, der Werker erhält am Ende eine tabellarische Auswertung mit i.O.-/ n.i.O.-Angaben.
Eine weitere praxiserprobte Alternative ist die Integration des Messsensors in eine Werkzeugmaschine zur selbststeuernden Produktion. Der Sensor kommuniziert Abweichungen von Werkstücken an die Maschine und Maschinenparameter werden automatisch angepasst. Seit 2014 bietet Alicona diese Art der Fertigung gemeinsam mit dem US Partnerunternehmen EDM Department Inc., Spezialist in der Mikro- und Präzisionsfertigung, als so genanntes Closed Loop Manufacturing an. Eine Senkerodiermaschine mit integriertem hochauflösenden optischen 3D-Messsensor ermöglicht eine bis zu vierfach höhere Maschinengenauigkeit durch Selbstoptimierung.