Echtzeit-automatisierte CT-Scan-Inspektion für 100% Qualitätssicherung bei Elektroniksteckverbindern

Automatisierung kann große Stückzahlen schnell produzieren, aber die Sicherstellung der Endteilqualität ist eine kritische Herausforderung. Visuelle, manuelle oder stichprobenbasierte Methoden können ungenau, langsam oder zu spät eintreffen, um nach einem Fertigungsfehler rechtzeitig eine Linienstillstand auszulösen, was zu einem hohen Anteil an Ausschuss führt.

Ein Elektroniksteckverbinder-Hersteller suchte nach einer automatisierten Lösung, um 100 % seiner Produkte direkt auf der Produktionslinie effektiv zu prüfen. Das 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 Fertigung oder des nachfolgenden Spritzgussverfahrens in irgendeiner Weise verformt oder aus der Position bewegt wurden, konnte die aktuelle Produktionsausrüstung dies nicht erkennen, bevor das Teil in eine Automatik-Einsetzmaschine gelangte. Das Problem war nicht der kostengünstige Steckverbinder selbst – es war die potenzielle Kopplung eines defekten Steckverbinders mit einem anderen oder sogar ein verklemmter Hochgeschwindigkeitsautomat und vollständige Linienstillstand. Solche Szenarien könnten eintreten, wenn selbst ein einziger Stift an einem Teil aus der Ausrichtung war.

Die Lösung war ein automatisiertes Inline-Computertomografie-(CT)-System, gekoppelt mit Scan-Daten-Analyse-Software, die auf die exakten Geschwindigkeits- und Effizienzmetriken des automatisierten Produktionsprozesses des Steckverbinderherstellers abgestimmt war (weniger als 10 Sekunden pro Teil). An der Stelle, an der die fertigen Teile auf einem Förderband austreten, scannt das System jedes Teil per CT, um sowohl Oberflächen- als auch interne Röntgenansichten des kompletten Teilvolumens bereitzustellen. Diese Daten werden dann (als STL-Datei) an einen nahegelegenen Computer mit der Volume Graphics VGinLINE-Analysesoftware übertragen.

Die Software (vorkonfiguriert mit den Makros und Parametern des Herstellers) vergleicht die Geometrie jedes Steckverbinders mit einem „Goldenen Mesh“ – einer Adaption des ursprünglichen CAD-Designs des Teils, das die Realitäten des Stiftherstellungsprozesses berücksichtigt – und identifiziert Abweichungen in der Steckverbinder-Stiftstruktur oder -ausrichtung. Wird ein einzelner Stift außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen festgestellt, wird der gesamte Steckverbinder von der Software abgelehnt und automatisch vom Montageband gated.

Die Anpassung des CT-Scan-Prozesses an eine individuelle Produktionslinie erfordert Antworten auf Fragen wie: Wie schnell bewegt sich die Linie und wie schnell muss der Scan erfolgen? Welche Informationen müssen aus dem Scan entnommen werden und was geschieht danach damit? Welche Toleranzen bestehen bei den hergestellten Teilen und wie viel Abweichung ist zulässig?

Die Fähigkeit der CT, zerstörungsfrei „tief ins Innere“ von Objekten zu blicken, ermöglicht den Einsatz solcher Systeme für Qualitätskontrolle auf Fertigungslinien in vielen Branchen. Das Setup kann Teile aus fast jedem Material bewerten, egal wie komplex die Form. VGinLINE kann zur Detektion von Porosität, Delamination und einer Vielzahl anderer Defekttypen überall im Teil eingesetzt werden. Falls erforderlich, die Auswirkung von Geometrievariationen auf die Leistung zu bewerten, kann zugehörige Software für realistische Mikromechanik-Simulationen oder zur Erzeugung eines hochwertigen tetraedrischen Volumengitters für weitere Nutzung in FEM-Simulationssoftware Dritter verwendet werden.

Da die Automatisierung von Fabriken weiter zunimmt, wird die Wirtschaftlichkeit der Implementierung zuverlässiger, reproduzierbarer Qualitätskontrolle direkt auf der Fertigungslinie für Hochvolumen-Teilproduzenten zunehmend sinnvoll. Industrielle CT-Systeme und zugehörige Software werden weltweit installiert, da immer mehr Hersteller entscheiden, die technische Investition zu tätigen, um diese Technologie in bestehende Produktionslinien zu integrieren. Ein bedeutender Treiber für die Einführung von Inline-Scans ist der Sprung in der Datenverarbeitungsgeschwindigkeit; in einem Fall erfüllt ein System eine Taktzeit-Anforderung von 5 Sekunden pro Teil (CT-Scan, Analyse, Akzeptanz/Ablehnung).

Dieser Artikel wurde von Peter Davis, CT Automation Manager, und Jake Rickter, Automation Specialist bei Pinnacle X-Ray Solutions, Suwanee, GA, verfasst. Für weitere Informationen besuchen Sie hier .