Rundum überzeugt

Messprojektor prüft 4Mio. Kunststoffteile pro Tag

Ein digitaler Messprojektor eröffnet neue Wege in der Prüfung von Kunststoffteilen. Die Rede ist von industriellen Kunststoffteilen, wie z.B. Steckerverbindern oder Platinen für Fahrzeuge, Hochfrequenzantennen und weiteren anspruchsvollen Einsatzgebieten. Diese Produkte müssen höchsten Qualitätsansprüchen genügen – eine große Herausforderung für jede Qualitätssicherung und speziell für die Messtechnik, denn selbst einfache Ausführungen besitzen über 30 geometrische Maße und Toleranzen von nur wenigen Mikrometern.
Die Hörl Kunststofftechnik GmbH mit Sitz in Laufen an der deutsch-österreichischen Grenze ist Teil der Rosenberger Gruppe und produziert mit seinen rund 180 Mitarbeitern über 4Mio. Teile pro Tag. Produziert werden u.a. Stecker und Buchsen für Kabelbäume in Fahrzeugen, für Antennen in der Hochfrequenztechnik sowie zahlreiche weitere Kunststoffteile, die je nach Anforderung auch großen Zugkräften und hohen Temperaturen standhalten. Einerseits steht die Firma für höchste Genauigkeit, andererseits sind viele Kunststoffteile so komplex, dass sie jeweils mehr als 100 Maße mit einer Toleranz von oft nur 20µm aufweisen. Daher benötigt die Abteilung Qualitätssicherung (QS) unter der Leitung von Johann Prüfling geeignete technische Hilfsmittel, welche die Kontrollmessungen von Prototypen und die serienbegleitenden Stichprobenprüfungen möglichst stark automatisieren. Um zudem den Prüfer als Fehlerquelle auszuschließen, sollten bei einem Messvorgang weder eine exakte Positionierung des Prüfteiles noch ein manueller Eingriff notwendig sein. Zur Optimierung der Produktionsgeschwindigkeit nutzt man daher oft hoch-kavitätige Werkzeuge, die mehrere Kunststoffteile gleichzeitig fertigen. Viele Fehlerquellen lassen sich besonders schnell identifizieren, wenn alle Teile aus einem Produktionsvorgang auch innerhalb einer Messung geprüft werden. Zum einen erwartet die QS eine statistische Auswertung in Gut-/Schlechtteilen. Genauso wichtig ist es, unter den Abweichungen zu den Sollmaßen frühzeitig Muster zu erkennen, selbst wenn die vorgegebenen Toleranzen noch eingehalten sind. So können die Mitarbeiter rechtzeitig einen kritischen Verschleißgrad eines Werkzeugs feststellen, Eingriffsgrenzen definieren und Gegenmaßnahmen veranlassen.

Systemanforderungen

Diese Anforderungen stellen jedoch die meisten Messverfahren vor große Herausforderungen. Taktile Messsysteme sind zu langsam und bedürfen meist einer präzisen und stabilen Positionierung der Bauteile. Die Computer-Tomographie ist für Kunststoffe zwar geeignet, aber teuer. Hingegen ist die optische Messtechnik theoretisch in der Lage, die Anforderungen an Genauigkeit und Mess-Geschwindigkeit zu erfüllen. Jedoch gibt es in puncto Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit noch zahlreiche Herausforderungen:

• • Objektgröße/-anzahl: Digitale optische Messsysteme können ihre hohe Genauigkeit nur für kleine Bereiche von wenigen Quadratzentimetern erreichen – zu klein für größere Kunststoffteile und die gleichzeitige Prüfung mehrerer Objekte. Durch einen präzise verschiebbaren Objekttisch lässt sich diese Einschränkung allerdings beseitigen.
• • Flexible Beleuchtung: Für die optische Erfassung unterschiedlicher Abstände und Dimensionen ist insbesondere die richtige Beleuchtung entscheidend. Da jedoch auch dies ohne manuelle Ausrichtung der Prüfteile ablaufen soll, muss ein optisches Messsystem über verschiedene, verfahrbare LED-Auflicht-, Flachwinkel- und Hintergrundbeleuchtungen verfügen.
• • Automatische Objektlokalisation: Für einen möglichst anwenderunabhängigen Prozess muss das System dank komplexer Algorithmen die Lage und Ausrichtung der zu vermessenden Objekte automatisch erkennen und den Messvorgang daran anpassen.
• • Programmierung: Der hohe Automatisierungsgrad der Messvorgänge verlangt für jedes Bauteil eine Programmierung und Konfiguration aller Prozessparameter: Angefangen von den Soll-Maßen und Toleranzen der Prüflinge über die Verschiebung des Objekttisches bis zur Position und Intensität der verschiedenen Beleuchtungen. Entscheidend für den Mehrwert und die Akzeptanz eines Systems ist die einfache Handhabung, sowohl bei Ausführung einer Messung als auch der Programmierung. Bei Hörl werden mehr als 50 Serienprodukte sowie zahlreiche Vorserienmodelle und Prototypen vermessen, für die jeweils ein eigenes Messprogramm notwendig ist. Eine klassische Programmierung in höheren Programmiersprachen und Softwarebibliotheken aus der industriellen Bildverarbeitung ist daher keine Option. Vielmehr bedarf es einer Benutzeroberfläche zur sogenannten Graphischen Programmierung, die den Mitarbeiter bei der Implementierung von Messaufgaben anleitet.
• • Bedienbarkeit: Zudem sollte das System in der Lage sein, einen Messvorgang quasi per Knopfdruck komplett eigenständig durchzuführen.

Da die Qualität der Produkte bei der Hörl Kunststofftechnik von jeher im Fokus stand, besitzen viele Mitarbeiter jahrzehntelange Erfahrung in der industriellen Messtechnik. „Lange waren wir auf der Suche nach einer wirklich nutzbringenden Lösung, um unsere komplexen Messaufgaben zu automatisieren. Nach zahlreichen Vergleichstests hat der digitale Messprojektor von Keyence alle Beteiligten hier rundum überzeugt“, erinnert sich Martin Wittscheck, Teamleiter Messtechnik bei Hörl Kunststofftechnik. In vielen Punkten übertraf der Projektor sogar die Anforderungen, wie z.B. mit einer Messgenauigkeit von bis zu 2µm oder vielfältigen Möglichkeiten zur statistischen Auswertung in Excel oder per Anbindung an das interne QM-System.

Einführung des Messprojektors

Nach nur wenigen Stunden Schulung waren die Mitarbeiter bereits in der Lage für viele Produkte die ersten Messprogramme zu schreiben und Erfahrungen zu sammeln. Der hohe Automatisierungsgrad des Projektors beschleunigt seitdem die Messungen enorm und reduziert den Ressourceneinsatz auf ein Mindestmaß. Dank der Neueinführung erfolgt bei Hörl aktuell viermal täglich eine umfassende produktionsbegleitende Stichprobenprüfung. Die Messungen und deren statistische Auswertungen lassen bereits frühzeitig Verschleißerscheinungen an Werkzeugen erkennen, so dass die QS Gegenmaßnahmen initiieren kann. Als nächster Schritte soll die Softwareschnittstelle des Projektors an das hausinterne QM angeschlossen werden.