Wo Messtechnik auf die heutige Präzisionsfertigung trifft

In vielen Fertigungsindustrien ist die Liefergeschwindigkeit von Fertigteilen von größter Bedeutung. Aber ein Ausschussteil ist kein fertiges Teil. Genauso wichtig ist die Genauigkeit und Qualität von Teilen, die nach Industrie- oder Compliance-basierten Spezifikationen hergestellt werden. Wir sprechen mit Messtechnikexperten, um besser zu verstehen, wie die Technologie zur Qualitätssicherung eingesetzt wird – und wann.

Was tut sich in der heutigen Metrologie? Da die Spezifikationen für Teile immer präziser werden, wird auch die Messung der Genauigkeit und Qualität dieser Teile immer präziser. Beispielsweise unterliegen in der Automobilindustrie viele Teile häufig Modelljahreswechseln mit einer breiten Teilevielfalt. Jedes Mal, wenn sich die Spezifikationen eines Teils auch nur geringfügig ändern, bedeutet dies neue CAD-Daten, neue Werkzeuge oder Formen, möglicherweise neue Werkzeuge und Maßänderungen.

Von der prozessinternen Sondierung und Messung in Echtzeit bis hin zu intelligenten Messfunktionen, die einfach zu verwenden sind und direkt in die Steuerungen integriert sind, hilft die heutige Messtechnik Unternehmen, Ausschuss zu reduzieren und im Teileherstellungsprozess früher genauer zu werden. Anspruchsvollere Inspektionsmaschinen rücken näher an die CNC-Schleifmaschine heran, genau dort, wo der Werkzeugherstellungsprozess stattfindet.

Die Evolution der Metrologie in der Fertigung

Wie alles in der hochproduktiven Fertigung hat sich auch die Messtechnik an die Zeit angepasst. Der Trend geht zu präziseren Messgeräten in der Werkstatt, die einfach zu verwenden sind und sehr genaue Informationen liefern.

„Toleranzen werden immer enger, und daher werden die Bediener heute aufgefordert, ziemlich genaue Messungen in der Werkstatt vorzunehmen“, sagt George Schütz, Direktor für Präzisionsmessgeräte bei Mahr, der seit 42 Jahren bei Mahr ist. „Früher schickten die Leute Teile zu einem zentralen Inspektionsbereich, aber heute wird der Bediener der großen CNC-Maschine oft gebeten, auch die Qualitätskontrolle zu übernehmen.“

Einige Unternehmen verwenden möglicherweise immer noch Labore für die Qualitätsprüfung, aber die Arbeiter müssen damit rechnen, dass sie in einer Warteschlange warten müssen, um die Qualität ihrer Teile zu erfahren. Und wenn Zeit Geld ist, suchen Betriebsleiter nach Möglichkeiten, die Qualitätsprüfungen und Teilekorrekturen vorgelagert zu verlagern. Das soll nicht heißen, dass Labore überhaupt nicht genutzt werden – aber der Produktionsdruck ist Realität.

Aus Sicht der schlanken Fertigung ist die Messtechnik einer der umfassendsten Bereiche der Industrie 4.0 und des industriellen Internets der Dinge. Die in der heutigen Messtechnik verwendete Technologie hat sich sowohl in den „In-Process“- als auch in den „Post-Process“-Bereichen weiterentwickelt.

Die Nachbearbeitungsmesstechnik erfolgt entweder manuell oder durch automatisierte Techniken – unter Verwendung einer Vielzahl von handgeführten, bedienerzentrierten Werkzeugen, nachdem einige Teile hergestellt wurden. In-Prozess-Messtechnik findet innerhalb von Maschinen mit Roboterarmen mit Tastern, datenerfassenden Sensoren und automatisierten Korrekturmaßnahmen statt – mit vernetzter Software und Programmierung. Die fortschrittlichste In-Process-Messtechnik hat die Fähigkeit, den Kurs in Echtzeit zu korrigieren.

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Durchlaufzeiten überschreiten, um Ausschuss zu reduzieren, zu vermeiden oder zu eliminieren

Unabhängig davon, welche Technologie zum Einsatz kommt – oder ob sie offiziell zum Begriff Industrie 4.0 gehört – darin sind sich die befragten Messtechnik-Sprecher einig:Schrott ist der Feind. Die Produktionsraten werden immer auf das Maximum getrieben – insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Öl- und Gasindustrie und anderen Industrien. Aber schlechte Teile verlängern die Zeit und verzögern die Lieferung. Herauszufinden, wann Sie schlechte Teile haben, ist der Schlüssel, um die Produktion am Laufen zu halten – auch wenn dies etwas mehr Zeit im Prozess hinzufügt.

„Von den Messergebnissen über die Prozessüberwachung bis hin zur Feldvernetzung müssen alle diese Informationen zu einer einzigen zusammengeführt werden – das ist entscheidend“, sagt Patrick Harkness, Vice President of Distributed Product Sales bei Mitutoyo America. „Von kleinen Handwerkzeugen über Maschinenzentren bis hin zu Koordinatenmessgeräten und Bildverarbeitungssystemen gibt es eine Möglichkeit, Ihr Datenmanagement zu integrieren, um eine intelligente Fabrik zu schaffen, die Kosten und Arbeitsaufwand reduziert und sicherstellt, dass Sie präzise Teile mit wenig bis gar keinem Ausschuss haben.“

Lilian Barraud, Präsidentin von Blum-Novotest, einem Testhersteller, sagte gegenüber Advanced Manufacturing, was in der Automobilindustrie passiert:

„In der Vergangenheit haben sie nur über Zykluszeit und Produktion gesprochen … Sie sind jetzt bereit, eine leichte Verlängerung der Zykluszeit zu akzeptieren, um die In-Prozess-Inspektion einzubeziehen, weil dies die effizienteste und intelligenteste Methode ist, um sicherzustellen, dass alle Teile in Ordnung sind produziert oder hergestellt innerhalb der Toleranz, Vermeidung von Schrott, Schrottrecycling …“

Harkness, der seit fast 20 Jahren bei Mitutoyo ist und seine Karriere als Konstrukteur begann, erklärt, wie eine intelligente, vernetzte Fabrik mit Messtechnik als wichtiger Datendrehscheibe einem Hersteller helfen kann, vorausschauend zu werden. Die richtigen Daten können Ihnen sagen, in wie vielen Zyklen Sie Teile herstellen können – und wann genau der richtige Zeitpunkt für eine Anpassung ist, bevor wahrscheinlich Ausschuss auftritt.

„Wenn Sie echte Messwerte aus einem digitalen Tool erhalten, können diese Messwerte im Laufe der Zeit dazu beitragen, Änderungen der Prozesssteuerung zu diktieren“, sagt Harkness. „Mit der richtigen statistischen Analyse, die die Messtechnik bietet, können Sie wissen, wann Sie einsteigen und einen Werkzeugwechsel vornehmen müssen – und Ausschuss insgesamt vermeiden.“

Häufige Arten von Präzisionsmessgeräten in der Metrologie

Was ist das beste Messgerät für die Produktion auf Bedienerebene? Es wird von den Bedingungen abhängen. Es gibt Tausende von Möglichkeiten, ein Loch zu messen, aber Verfahrensingenieure und Maschinenbediener müssen die richtigen Fragen verstehen, die sie stellen müssen, bevor sie das richtige messtechnische Werkzeug auswählen.

Was ist die Toleranz und wo ist sie? Was ist das Volumen? Ist es jedes Mal auf der gleichen Maschine? Wie sind die Bedingungen in der Maschine und auf dem Boden? Wie ist die Temperatur?

Abgesehen davon, ob ein Teil genau und von der richtigen Qualität ist, muss man auch die Oberflächenbeschaffenheit berücksichtigen – insbesondere bei Automobilteilen, erklärt Schütz. Wird das Loch Gewicht tragen? Wird es bewegliche Teile im Inneren haben? Wird es Flüssigkeit oder Öl durchströmen? Vielleicht muss es super glatt sein.

Hier sind vier gängige Arten von Präzisionsmessgeräten, von den einfachen bis zu den komplexeren und datengesteuerten.

Geht, geht nicht

„Go, No-Go“-Ringe seien zwar schon lange im Einsatz, sagt Schütz, aber sie bewerte nicht die Qualität. „Es sind präzisionsgeschliffene Löcher, bei denen man weiß, dass das Teil gut ist, wenn es hindurchpasst, aber es ist nur ein Stück Stahl“, sagt er. Nichts sagt dem Maschinisten die Qualität des Teils, nur dass die Größe stimmt.

Bremssättel , Mikrometer

Wenn Sie ein wenig mehr Informationen über eine größere Vielfalt von Teilen wünschen, neigen die Bediener dazu, Messschieber und Mikrometer zu verwenden. Hier sagt Schütz, dass diese Arten von Handwerkzeugen eine gewisse Vielseitigkeit bieten; Sie neigen dazu, sehr vom Bediener beeinflusst zu werden, weil Sie sie richtig halten und sicherstellen müssen, dass Sie das Teil nicht zu fest zusammendrücken.

„Das sind also gute Allzweckwerkzeuge, und sie sind sehr wertvoll. Sie sind großartig für den Maschinisten, aber es gibt heute einige Toleranzen, die vielleicht nicht gut genug sind, um die erforderliche Messung durchzuführen“, sagt Schütz.

Variable Anzeigen

Dies sind kleine Banklehren, die angepasst werden können, um einen „ID“ (Innendurchmesser) oder „OD“ (Außendurchmesser) zu messen. „Sie haben einen Master, auf den Sie sie einstellen können, und sie haben einen Indikator darauf, und so stellen Sie dieses Messgerät ein, um eine bestimmte Dimension zu messen“, sagt Schütz. „Das misst jetzt viel schneller als ein Mikrometer, weil es bereits auf diese Größe eingestellt ist. Es hat eine ziemlich gute Auflösung, und es kann eine digitale Anzeige haben. Der Vorteil bei variablen Messgeräten ist die Möglichkeit, mit der statistischen Prozesskontrolle oder „SPC“ zu beginnen, da Sie eine Datenablesung erhalten.

„Wenn man es einmal hat, weiß man, wie gut oder schlecht das Teil ist. Das ist also ein weiterer Schritt nach oben, der dem Bediener die Möglichkeit gibt, zu messen“, sagt Schütz. „Sie können diese Daten im laufenden Durchschnitt verwenden, um Ihnen zu sagen, was die Maschine produziert, damit Sie Teiletrends sehen können. … Wenn Sie mit der Aufzeichnung der Messinformationen beginnen, können Sie beginnen, einige intelligente Entscheidungen zu treffen.“

Feste variable Messgeräte

Diese werden zum Messen bestimmter Abmessungen hergestellt und eliminieren im Wesentlichen die Möglichkeit der Bedienereinflussnahme.

„Nehmen Sie zum Beispiel die Automobilindustrie. Vielleicht haben Sie ein Wasserpumpenteil mit einigen sehr präzisen Löchern, die millionenfach hergestellt werden … Sie können sehr gute Messwerte liefern“, sagt Schütz. „Das ist also praktisch ein narrensicherer Weg, um direkt in der Werkstatt sehr präzise Messungen in Laborqualität durchzuführen.“

Messtechniker weisen auf eine große Verschiebung hin:Drahtlose Werkzeuge. Viele der neuesten Messgeräte und Handwerkzeuge haben das Kabel abgeschnitten – was dazu beiträgt, Zeit und Mühe für die Bediener zu sparen, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen.

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