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Industrielle Automation 3/2018

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Industrielle Automation 3/2018

Sicher in der

Sicher in der 610-PS-Liga unterwegs Lasergestützte Schweißnahtprüfung unterstützt die Qualitätskontrolle bei Sportwagen von Audi Die Sportwagen der R8-Serie von Audi müssen höchsten Qualitätsansprüchen genügen. Aus diesem Grund erfolgt eine 100-%-Kontrolle jeder einzelnen Schweißnaht mit absolut sicherer Erkennung fehlerhafter Verbindungen. In der Karosseriefertigung der in der Grundausführung 610 PS starken Boliden unterstützt ein Laserprojektionssystem die manuelle Überprüfung der rund 1 500 Schweißnähte pro Karosserie. Manuelle Fertigung und Qualitätsprüfung in der Produktion von hochwertigen Automobilkarosserien – das findet man in der Manufaktur „Audi Böllinger Höfe“ der Audi Sport GmbH. Hier entsteht nahezu in Handarbeit der Supersportwagen Audi R8. Auch der Karosseriebau ist dabei ein ganz spezieller Manufakturbetrieb. Die R8-Manufaktur ist auf kleine Serien und große Vielfalt ausgelegt: „Unsere hochqualifizierten Kollegen bauen die Autos mit größter handwerklicher Sorgfalt. Sie erfüllen dabei höchste Qualitätsansprüche“, sagt Peter Stiefenhöfer, PS Marcom Services, Olching Felix Knoll, Fachprojektleiter Karosseriebau der Audi Sport GmbH. Jede einzelne Schweißnaht einer Karosserie wird geprüft Im ersten Schritt schweißen Spezialisten den Vorderwagen, den Mittelboden und den Hinterwagen aus Aluminium-Gussteilen und -Strangpressprofilen zusammen, danach verbinden sie die drei Module zum Unterbau. Roboter übernehmen die kalten Verbindungen. Auch die anschließende Qualitätskontrolle der rund 1 500 Schweißnähte pro R8-Karosserie erfolgt durch Mitarbeiter. Dass auch bei dieser Vorgehensweise eine 100-%-Kontrolle jeder einzelnen Schweiß- naht mit absolut sicherer Erkennung fehlerhafter Verbindungen erfolgen muss, war dabei nach Knolls Aussage unabdingbar: „Eine Karosserie mit nur einer einzigen unsauberen Schweißnaht entspricht schon nicht mehr unseren hohen Audi-Qualitätsansprüchen und ist damit unverkäuflich.“ Um die Frage zu beantworten, wie man 100 % aller Schweißnähte an jeder Karosserie überprüft, hatte sich konzernübergreifend ein Kollege Knolls mit der Technologiebewertung und -suche beschäftigt und dafür verschiedene Technologien untersucht. Das Problem war dabei eindeutig: Wie überprüft man eine Aluminium-Schweißnaht auf einem Aluminium-Hintergrund? „Optische Verfahren wie Bildverarbeitungssysteme, die das Ganze mit einem vorgegebenen Bild abgleichen, waren für diese Aufgabenstellung bisher nach unseren Erfahrungen nicht zielführend“, so Knoll. „Auch andere Technologien wie Computertomographie, MRT oder Augmented Reality waren mögliche Kandidaten, stellten sich am Ende jedoch ebenfalls als nicht geeignet heraus. Am Ende haben wir uns in Anbetracht der vielen Kriterien, die erfüllt werden müssen, für ein Laserprojektionssystem der Firma Z-Laser Optoelektronik GmbH entschieden.“ 76 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2018

01 Insgesamt sechs Laserprojektoren wurden in die Anlage integriert 02 Das Lasersystem unterstützt Mitarbeiter von Audi Sport bei der manuellen Überprüfung der rund 1 500 Schweißnähte pro Karosserie 03 Der Laserprojektor projiziert grüne Laserlinien auf die Karosserie und zeigt dem Mitarbeiter so die Sollposition der Schweißnähte an Lasersystem als integraler Bestandteil der Anlage Zu den von Knoll genannten Kriterien zählten unter anderem die Vorgabe, dass das System die Überprüfung jeder Schweißnaht jeder einzelnen Karosserie innerhalb der Taktzeit ermöglichen musste, um keine Verzögerungen im Fertigungsfluss zu verursachen. Zudem war es erforderlich, dass der Umsetzungszeitraum zu den Gegebenheiten in der Fertigung der R8-Modelle passte, wie Knoll ausführt: „Die Implementierung des Systems musste zeitlich und von den räumlichen Verhältnissen machbar sein. Der Platz in einer solchen Anlage ist dabei naturgemäß immer begrenzt. Die Hauptschwierigkeit hier in unserem Karosseriebau war, dass wir das System in bestehende Anlagen integrieren mussten, d. h. der Bauraum für eine solche Laserzelle war begrenzt. Wir haben daher Aufhängungen, Hebebühnen sowie Peripherie wie Strom und Datenkabel installiert, damit unser Partner Z-Laser sein Lasersystem unproblematisch in Betrieb nehmen konnte.“ „Anfang 2016 war Z-Laser mit einem Testgerät zu Vorführungszwecken bei uns vor Ort, und wir waren schnell davon überzeugt, dass das vorgestellte System unsere Anforderungen erfüllen kann.“ Nach detaillierten Machbarkeitsstudien erfolgte im Anschluss die finale Systemauswahl und -zusammenstellung, und im Oktober 2016 erhielt Z-Laser dann den Auftrag von Audi. Laserprojektion zeigt Prüfstellen Den Ablauf der Prüfung beschreibt der Audi- Ingenieur so: „Wir bilden unseren 3-D-Datensatz der Karosserie im System ab, und das Z-Lasersystem projiziert diesen Datensatz über insgesamt sechs Laserprojektoren des Typs LP-HFD2 aus unterschiedlichen Richtungen auf die reale Karosserie. Die zu überprüfenden Karosserien werden dafür zunächst über die vorgesehene Fördertech- nik auf Referenzpunkte abgesetzt. Der Mitarbeiter wählt dann die richtige Position und das aktuelle Modell an und kann danach über eine Fernbedienung des Lasersystems ähnlich wie bei einer Powerpoint- Präsentation durch die einzelnen Schritte der Überprüfung klicken. Je nach Lage der Schweißnaht projiziert dann ein geeigneter Laserprojektor grüne Laserlinien auf die Das Laserprojektionssytem ermöglicht die Überprüfung jeder Schweißnaht jeder einzelnen Karosserie innerhalb der Taktzeit. Karosserie und zeigt dem Mitarbeiter so die Sollposition mit Anfangs- und Endpunkt der Schweißnähte an. Auf dieser Basis kann er die Projektion und die reale Schweißnaht vergleichen und einfach erkennen, ob die einzelne Schweißnaht vorhanden und die vorgegebene Länge korrekt ist. Die Güte der Schweißnaht muss der Mitarbeiter allerdings selbst beurteilen.“ Eine grüne Laserquelle wurde dabei gewählt, um einen maximalen Helligkeitseindruck zu erzeugen. Definierter Prüfablauf Mit der nun seit einigen Monaten problemlos laufenden Lösung ist Knoll sehr zufrieden: „Wir sind mit unserem Prüfablauf deutlich effizienter geworden und können mittlerweile mehr Prüfumfänge im Ablauf des QRK-Mitarbeiters integrieren, die vorher an anderer Stelle kontrolliert wurden.“ Für die Anpassung von Prüfabläufen, z. B. wenn ein neues Modell oder Modelländerungen zu einer Veränderung der Schweißnähte führen, weist das System laut Knoll eine hohe Flexibilität auf: „Die CAD-Daten der zu prüfenden Umfänge dienen als Grundlage. Diesem Datensatz wird ein Zeitpunkt im Prüfablauf zugewiesen und definiert, in welcher Position und von welchem Laser die Projektion stattfinden soll. Mithilfe eines kleinen Programms werden neue Datenpakete in Projektionsdaten umgewandelt. Handelt es sich um geringe Umfänge, z. B. eine veränderte Schweißnaht, sind wir innerhalb von wenigen Minuten in der Lage, die entsprechende Veränderung im Prüfablauf zu implementieren.“ Bei einem neuen Modell erfordert die Definition des Prüfablaufes und die Festlegung der Projektion ohne Feinschliff einen Arbeitsaufwand von ca. 2 bis 3 Wochen. „Jedoch können wir dies ohne weitere externe Unterstützung umsetzen“, betont der Fachprojektleiter einen wichtigen Vorteil des Systems. Die Zusammenarbeit mit Z-Laser bewertet Knoll als sehr gut und problemorientiert: „Das Projekt wurde durch hilfreiche Vorschläge seitens Z-Laser optimiert und ist nun ein wesentlicher Bestandteil, um die manuelle Überprüfung der Schweißnähte in der Produktion unserer R8-Modelle optimal zu gestalten.“ Bilder: Aufmacher Audi Sport, Schmuckbild Fotolia, sonstige Z-Laser www.z-laser.com Video Werfen Sie einen Blick in den Karosseriebau der Audi Sport GmbH – eine Manufaktur mit besonderem Charakter: https://youtu.be/DhQNeCFjC_8 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2018 77

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