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Reproduzierbarkeit und Effizienz in der Messtechnik

14.06.2016

Standortübergreifend einheitlich

Von Janelle Gregerson

Höhere Durchsätze und Messergebnisse, die hinsichtlich Genauigkeit und Reproduzierbarkeit an allen Standorten übereinstimmen: Vor dem Hintergrund dieser Ziele entschied sich die Ford Motor Company für die weltweite Standardisierung der in der Fertigung von Antriebsstrang-Komponenten eingesetzten Messtastersysteme. Dazu führte der Autobauer das Baukastensystem für VAST Tastersysteme, ThermoFit Pro von ZEISS ein – sowie eine spezialisierte Software für deren Konstruktion.

In der Qualitätssicherung von Antriebsstrangkomponenten setzt die Ford Motor Company seit über zehn Jahren standortübergreifend auf Koordinatenmessgeräte und Messtaster von ZEISS. Weniger einheitlich waren in der Vergangenheit die verwendeten Tastersysteme: Die Konfigurationen für die einzelnen Messaufgaben wurden in jedem Werk individuell erstellt. Entsprechend groß war die Bandbreite der eingesetzten Konstruktionen. Und das, obwohl an mehreren Standorten die gleichen Motorblöcke, Zylinderköpfe und Getriebegehäuse gemessen wurden. Die Folge waren inkonsistente Messergebnisse, verzögerte Scangeschwindigkeiten und finanzielle Mehraufwände bei der Konstruktion.

2013 entschloss sich Ford, seine in der Fertigung von Antriebsstrang-Komponenten eingesetzten Messtastersysteme weltweit zu standardisieren. Jeder Standort sollte in Zukunft auch dem gleichen Messprozess folgen und die gleichen Scangeschwindigkeiten verwenden, um den Durchsatz des gesamten Vorgangs zu erhöhen. Um dies zu erreichen, stand die Einführung des Baukastensystems für VAST Tastersysteme, ZEISS ThermoFit Pro im Raum, ein thermisch besonders stabiles und langlebiges System. Es verbindet die einzelnen Komponenten mit Plug-in-Verbindungen anstelle von Gewinden, damit diese akkurat positioniert werden können. „Wir wussten, dass die Verwendung der ZEISS Tastersysteme eine Zusatzinvestition bedeuten würde“, blickt James O’Kroy, Messtechniker bei Ford, zurück, „Aber wir sahen Potenzial für erhebliche Zeit- und Kosten-Einsparungen, sowohl bei der Konfiguration als auch bei den kontinuierlichen Messungen.“

Auf Herz und Nieren geprüft

Umfangreiche Tests sollten zunächst herauszufinden, ob die ZEISS ThermoFit Pro Module den antizipierten Nutzen bringen würden. Teil dieser Tests war auch die Software ZEISS Stylus System Creator (SSC). Damit stellten die Prüfer das für die Messaufgabe benötigte Tastersystem zusammen. Zur besseren Vergleichbarkeit wurde eine Anwendung gewählt, für die bereits eines der bisher verwendeten Tastersysteme vorlag.

Die Software SSC ermöglicht es, Messtastersysteme auf Basis einer breiten Auswahl an vorgegebenen sowie kundenspezifischen Komponenten am Monitor zu entwickeln und am virtuellen Werkstück auszuprobieren. Die benötigten Komponenten des Tastersystems können im Anschluss direkt über die Software bestellt werden. Weil das einmal konstruierte Tastersystem über SSC auch mit anderen geteilt werden kann, erübrigt es sich, an mehreren Standorten Tastersysteme für ein und denselben Einsatzzweck zu entwerfen.

Schnell und präzise gescannt

25-mal testeten die Prüfer die im ZEISS Stylus System Creator entwickelte Tasterkonfiguration in der Realität. So konnten sie das System sowohl in Bezug auf die Präzision als auch auf die Reproduzierbarkeit unter die Lupe nehmen. Die gleichen Testreihen wurden zum Vergleich mit den bestehenden Tastersystemen gefahren – jeweils mit identischer Scangeschwindigkeit sowie Umgebungstemperatur. Hatten die Messtechniker in der Vergangenheit die Scangeschwindigkeit zum Teil gedrosselt, um die benötigte Genauigkeit zu erreichen, so wurden nun alle Tests mit der angestrebten höheren Geschwindigkeit durchgeführt.

„Mit den ZEISS Modulen haben wir die Genauigkeit erreicht, die wir wollten, ohne dass dies zu Lasten der Scangeschwindigkeit ging“, erklärt O’Kroy. Weitere Vorteile haben sich durch den Einsatz des Stylus System Creator ergeben. Denn die Software vereinfacht den gesamten Prozess der Tastersystemkonstruktion. Die Tastersysteme konnten nun vollständig virtuell entworfen werden, ohne Messmaschinen einbinden oder CAD-Modelle erstellen zu müssen. Virtuell lässt sich auch sicherstellen, dass die Konfiguration den Erwartungen entspricht und dass beispielsweise keine Kollisionen mit dem Werkstück auftreten oder die Komponenten des Tastersystems einander in die Quere kommen.

Großer Gewinn durch einheitliche Lösung

Inzwischen haben O’Kroy und seine Kollegen die einheitliche Vorgehensweise erfolgreich auf alle Werke übertragen: Die Tastersysteme für neue Messaufgaben müssen jetzt nur noch einmal konstruiert werden. Bestellt werden können sie von den einzelnen Standorten aus direkt über die ZEISS Website. Die Standardisierung bedeutet aber auch, dass insgesamt weniger Tastersysteme auf Lager gehalten werden müssen. Und treten Schwierigkeiten rund um die Messtechnik auf, könnten sie sich an ZEISS wenden, um eine einheitliche Lösung zu finden, so O’Kroy. „Dieselben Tastersysteme an mehreren Standorten einzuführen war ein großer Gewinn“, lautet sein Fazit. „Wir erwarten uns eine viel höhere Übereinstimmung zwischen den Produktionsstätten und eine große Steigerung beim Durchsatz“.

Kasten 1: ZEISS ThermoFit Pro

Das Baukastensystem für VAST Tastersysteme verfügt über Plug-in-Verbindungen anstelle von Gewinden. So lassen sich Einzelkomponenten akkurat positionieren und die Tastersysteme einfach gemäß dem Design im Stylus System Creator montieren. Einzelne Taster oder ganze Zweige einer Konfiguration können später ausgewechselt werden, ohne dass dies das Gesamtsystem beeinträchtigt. Bei der Entwicklung des ThermoFit Pro Systems standen zudem Langlebigkeit und thermische Stabilität im Mittelpunkt.

 

 

 

 

 

 

Kasten 2: ZEISS Stylus System Creator (SSC)

Das modulare System des SSC ermöglicht es, komplexe Tastersysteme schnell ohne CAD-Expertise zu konstruieren. Die fertigen Konstruktionen lassen sich für die zukünftige Verwendung speichern und können einfach mehreren Standorten zur Verfügung gestellt werden. Nachträgliche Änderungen bestehender Tastersysteme lassen sich schnell und einfach durchführen. Montiert werden die Tastersysteme aus Standard-Bauteilen. Dafür stehen über 1.200 Taster, Verlängerungen, Verbindungselemente und weitere Komponenten zur Verfügung.

 

 

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