Hohe Ansprüche, hohe Qualität, hohes Risiko: Auch bei der Produktion anspruchsvoller Teile müssen Hersteller in der Automobil-, der Metallverarbeitung- oder der Medizintechnikbranche steigende Anforderungen an die Qualität ihrer Produkte erfüllen. Im Ernstfall müssen sie die Einhaltung der Qualitätsparameter lückenlos nachweisen können, um sich vor Regressforderungen zu schützen. Deshalb ist der gesamte Prozess der Qualitätskontrolle so exakt und reproduzierbar wie möglich zu konzipieren. Die Qualität manueller Kontrollen ist abhängig von Können und Wissen der Mitarbeiter sowie der verfügbaren Zeit. Auch die Dokumentation gestaltet sich aufwendig. Die Automatisierung des Prozesses minimiert diese Varianzen. Wie weit sie gehen kann, zeigen beispielhafte Lösungen von Kistler für ein Forschungsprojekt: Gemeinsam mit der OST – Ostschweizer Fachhochschule in Rapperswil (CH) – erforscht der Messtechnik-Experte, welche neuen Möglichkeiten die Automatisierung hinsichtlich Datenqualität und Verbesserung von Qualitätsvorhersagen mittels KI eröffnet.

Automatisierte, reproduzierbare Stichprobenkontrolle

Produzierende Unternehmen setzen meistens auf das Verfahren der statistischen Prozesskontrolle, um die gefertigte Qualität zu prüfen. Dieses Verfahren legt die Frequenz und den Umfang der Stichproben fest, sodass Anwender den Produktionsprozess anhand zuvor definierter relevanter Qualitätsparameter überwachen können. Da diese Stichproben bislang manuell entnommen, transportiert und geprüft werden, binden sie je nach Produktionsumfang und -durchsatz große zeitliche und personelle Ressourcen. Zudem ist die Qualität der erhobenen Daten von den Fähigkeiten der Prüfenden abhängig und kann von Person zu Person variieren. Je sicherheitsrelevanter die produzierten Teile sind, desto geringer sind die Fehlertoleranzen und desto höher ist die Frequenz der Stichproben – und damit die Fehleranfälligkeit der Prüfung. Gleichzeitig steigen die Kosten möglicher Regressforderungen. Deshalb ist eine automatisierte, reproduzierbare Stichprobenkontrolle eine attraktive Alternative, um die Kosten fehlerhaft produzierter Teile zu minimieren.

Gleichbleibend hohe Prüfprozesssicherheit

Vor allem Produktionen mit einem hohen Durchsatzvolumen und Teilen, die ähnlichen Prüfanforderungen unterliegen, profitieren von einem ganzheitlichen, automatisierten Prüfkonzept: In Massenproduktionen verursachen Taktzeiten und Anzahl der produzierten Teile enorme Aufwände in der manuellen Stichprobenkontrolle. Hersteller profitieren bei der Automatisierung des gesamten Qualitätssicherungsprozesses von der Reproduzierbarkeit und Kostensenkung. Zusätzliche Vorteile bietet ein interdisziplinärer Ansatz, wie ihn beispielsweise Kistler verfolgt: Die Bereiche Sensoren, Prozessüberwachung, Automatisierung, optische Bildverarbeitung, Software für die Datenanalyse sowie der Maschinenbau arbeiten gemeinsam unter einem Dach und kooperieren dank langjähriger Erfahrung effizient – auch im Spritzgießbereich.

Interdisziplinäre Herangehensweise

Gemeinsam mit dem Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung der Ostschweizer Fachhochschule in Rapperswil baut Kistler einen vollautomatisierten Fertigungs- und Prüfprozess auf.

© Kistler

Zu Beginn einer solchen Prüfkonzepterstellung liegt der Fokus auf den Anforderungen des Prüfteils: Gemeinsam mit den Herstellern erarbeitet das beauftragte Team die nötigen qualitätsrelevanten Prüfparameter – meist aus dem Bereich der Oberflächendefekte und Maßhaltigkeit – und wählt die passenden Prüfmethoden wie Auf- oder Durchlicht, 2,5D- oder 3D-Prüfung aus. Zusätzlich lassen sich mithilfe von Kistler-Sensoren mechanische Prüfungen von Druck, Kraft und Drehmoment in das Konzept integrieren. Experten aus dem Kompetenzcenter konstruieren die Prüfzelle entsprechend: Neben der Anzahl und Positionierung der Kamerastationen mit Beleuchtungselementen spielt vor allem der Weg des Prüfteils eine bedeutende Rolle; Ziel ist ein durchgehend flüssiges, effizientes Teilehandling während des gesamten Prüfprozesses. Die integrierten Sicherheitskonzepte überwachen den systematischen Ablauf jedes Schrittes sowie die Handshakes und sorgen für Prozesssicherheit. Gleichzeitig verhindern sie Datenverluste. Die erhobenen Daten sendet der Automat über die OPC-UA-Schnittstelle an das übergeordnete Qualitätssicherungssystem des Betreibers sowie an Datenbanken zur Analyse.