Inline, automatisierte CT-Scan-Datenprüfung von elektronischen Steckverbindern

Die Automatisierung kann schnell große Produktmengen produzieren, aber die Sicherstellung der Qualität der Endteile ist eine entscheidende Herausforderung. Visuelle, manuelle oder regelmäßige Probenahmemethoden können ungenau, langsam oder zu spät erfolgen, um einen rechtzeitigen Produktionsstopp auszulösen, sobald ein Herstellungsfehler aufgetreten ist, was zu einem hohen Anteil an ausrangierten Teilen führt.

Ein Hersteller von Elektroniksteckverbindern suchte nach einer automatisierten Lösung, um die Inspektion von 100 % seiner Produkte direkt in der Produktionslinie effektiv durchzuführen. Das fragliche Teil bestand aus einer kleinen Grundplatte, auf der eine große Anzahl von Metallstiften montiert und dann mit Kunststoff umspritzt wurde. Wenn die Metallstifte während der Herstellung oder des anschließenden Formprozesses in irgendeiner Weise verformt oder verschoben wurden, konnten die aktuellen Produktionsanlagen dies nicht erkennen, bevor das Teil in eine automatische Einlegemaschine gelangte. Das Problem war nicht der kostengünstige Steckverbinder selbst – es war die potenzielle Kopplung eines defekten Steckverbinders mit einem anderen oder sogar eine blockierte Hochgeschwindigkeitsmaschine und ein vollständiger Stillstand der Linie. Solche Szenarien könnten entstehen, wenn auch nur ein einzelner Stift an einem Teil nicht richtig ausgerichtet ist.

Die Lösung war ein automatisiertes Inline-Computertomographiesystem (CT), gekoppelt mit einer Scandaten-Analysesoftware, die auf die genauen Geschwindigkeits- und Effizienzmetriken des automatisierten Produktionsprozesses des Steckverbinderherstellers zugeschnitten war (der weniger als 10 Sekunden pro Teil beträgt). Das System befindet sich an der Stelle, an der die fertigen Teile auf einem Förderband herauskommen, und scannt jedes Teil schnell per CT, um sowohl Oberflächen- als auch interne Röntgenansichten des gesamten Teilvolumens zu erhalten. Diese Daten werden dann (als STL-Datei) auf einen Computer in der Nähe übertragen, auf dem die Analysesoftware Volume Graphics VGinLINE installiert ist.

Die Software (vorkonfiguriert mit den Makros und Parametern des Herstellers) vergleicht die Geometrie jedes Steckverbinders mit einem „goldenen Netz“ – einer Anpassung des ursprünglichen CAD-Designs des Teils, das die Realitäten des Stiftherstellungsprozesses berücksichtigt – und identifiziert alle Abweichungen in der Stecker-Pin-Struktur oder -Ausrichtung. Wenn festgestellt wird, dass ein einzelner Stift außerhalb der vordefinierten Toleranzgrenzen liegt, wird der gesamte Steckverbinder von der Software zurückgewiesen und automatisch aus der Montagelinie aussortiert.

Das Anpassen des CT-Scanprozesses für eine einzelne Produktionslinie auf diese Weise erfordert Antworten auf Fragen wie die Geschwindigkeit der Linie und wie schnell der Scan durchgeführt werden muss. Welche Informationen müssen aus dem Scan entnommen werden und was wird anschließend mit den Informationen gemacht? Was sind die Toleranzen innerhalb der produzierten Teile und wie viel Abweichung ist zulässig?

Die Fähigkeit des CT-Scannens, zerstörungsfrei tief ins Innere von Objekten zu „sehen“, ermöglicht den Einsatz dieser Art von System für die Qualitätskontrolle an Fertigungsstraßen in vielen Branchen. Das Setup kann Teile aus fast jedem Material bewerten, egal wie komplex die Form ist. VGinLINE kann zur Erkennung von Porosität, Delaminierung und einer Vielzahl anderer Arten von Fehlern überall im Teil verwendet werden. Wenn es erforderlich ist, das Ausmaß zu bewerten, in dem Variationen in der Teilegeometrie die Leistung beeinflussen, kann die zugehörige Software verwendet werden, um eine realistische Mikromechaniksimulation durchzuführen oder ein hochwertiges tetraedrisches Volumennetz zur weiteren Verwendung in FEM-Simulationssoftware von Drittanbietern zu generieren.

Da die Automatisierung von Fabriken weiter zunimmt, ist die Wirtschaftlichkeit der Implementierung einer zuverlässigen, wiederholbaren Qualitätskontrolle direkt an der Fertigungslinie für Unternehmen mit hoher Stückzahl, die Teile produzieren, zunehmend sinnvoll. Industrielle CT-Systeme und zugehörige Software werden auf der ganzen Welt installiert, da sich immer mehr Hersteller entscheiden, die technischen Investitionen zu tätigen, um diese Technologie in bestehende Produktionslinien zu integrieren. Ein wesentlicher Treiber für die Einführung des Inline-Scannens ist der Sprung in der Datenverarbeitungsgeschwindigkeit; In einem Fall erfüllt ein System eine Taktzeitanforderung von 5 Sekunden pro Teil (CT-Scan, Analyse, Akzeptieren/Ablehnen).

Dieser Artikel wurde von Peter Davis, CT-Automatisierungsmanager, und Jake Rickter, Automatisierungsspezialist bei Pinnacle X-Ray Solutions, Suwanee, GA, verfasst. Weitere Informationen finden Sie hier .