Taktil und optisch im Schulterschluss - KEM

Sensoren & Messtechnik

Taktil und optisch im Schulterschluss

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Ein Fahrzeug von der ersten Idee bis hin zum realisierten Bordnetz, Gesamtinterieur oder Türmodul als Systempartner aus einer Hand erfolgreich zu betreuen, unterstreicht das Know-how und die Erfahrung von Dräxlmaier als führendem Automobilzulieferer. Im Rahmen eines Interieur-Projektes für einen Premium-Hersteller haben die Vilsbiburger ein mobiles Mess- und Scansystem angeschafft, und damit ihre Flexibilität in der Qualitätssicherung erheblich gesteigert.

Als Entwicklungs- und Systempartner der internationalen Automobilindustrie ist die 1958 gegründete Dräxlmaier Group mit mehr als 35 000 Mitarbeitern an 53 Standorten in 20 Ländern präsent. Hauptsitz ist Vilsbiburg. Der Name Dräxlmaier steht für automobile Innovationen: Als einer der ganz wenigen Tier 1-Supplier weltweit verfügt das Unternehmen über umfangreiche Kompetenzen in den Bereichen Elektrik/Elektronik, Interieur, Zierteile und Kunststofftechnik sowie Werkzeug-/Betriebsmittelbau und Supply Chain Management. Die Referenzliste liest sich wie ein „Who-is-Who“ der Automobilbranche: Audi, BMW, Bugatti, Cadillac, Jaguar, Daimler, Porsche, Toyota und Volkswagen. Diese Kunden überzeugt die Gruppe insbesondere mit modernen Bordnetzsystemen, elegantem Interieur, Zierteilen sowie funktionsintegrierten Systemen/Modulen.

Auftrag: Gesamtinterieur für Premiumhersteller
Im Rahmen eines Anfang 2006 gestarteten Projekts sind die Dräxlmaier-Spezialisten derzeit für einen Premium-Hersteller tätig: Der Auftrag lautet, das Gesamtinterieur – von der Instrumententafel über die Türverkleidungen vorne und hinten sowie die Mittelkonsole und die Zierteile – für ein neues Fahrzeug bis zur Serienreife hin zu entwickeln. Zum Einsatz kommen dabei edelste Materialien. Von großer Bedeutung ist hierbei die Qualitätssicherung. „Insbesondere bei diesem Projekt war unser Ziel, dass die anfallenden Arbeiten durch die ‚passende’ Messtechnik schneller, effizienter und flexibler durchgeführt werden. Auf die bisherige Lösung – stationäre Messmaschinen im Messraum – wollten wir nicht mehr zurückgreifen, da diese gemeinsam mit Anwendern anderer Abteilungen verwendet werden und damit zeitlich nur eingeschränkt nutzbar sind. Uns war von Anfang an klar, dass wir die Steigerung der Flexibilität bei Vermessungen nur mit einem mobilen System erreichen können,“ blickt Rudolf Feckl, der Mess- und Prüfmittelspezialist in der Qualitätsplanung, zurück.
Im Rahmen des Auswahlprozesses haben die Qualitätsexperten zunächst ein Lastenheft erstellt und sich auf dem Markt umgesehen. Aufgrund der Faktoren Preis und Technik, der zahlreichen Referenzen aus der Automobilindustrie und des Gesamteindrucks sowie der vom ersten Kontakt an guten Zusammenarbeit und der daraus entstandenen Vertrauensbasis fiel die Entscheidung schließlich auf ein Mess- und Scansystem von Faro: Seit Anfang 2007 ist die Kombination aus dem Laser-Scan-Arm und dem Faro-Arm der Platinum-Serie mit einem Messvolumen von 2,4 m bei Dräxlmaier in der Qualitätsplanung im Einsatz.
Der Faro-Arm: Beweglichkeit in sechs oder sieben Achsen
Der Faro-Arm ist neben den Modellen der Platinum-Serie auch als Quantum- und Fusion-Arm sowie und in fünf Größen mit einem sphärischen Messbereich zwischen 1,2 und 3,7 m erhältlich. Durch die Beweglichkeit in sechs oder sieben Achsen und dem patentierten internen Massenausgleich ist das Messsystem auch an ungünstig erreichbaren Stellen einsetzbar. Der Griff des Systems ist mit vier Tastern ausgestattet, über die der Arm gesteuert wird, akustische Rückmeldungen geben dem Anwender Auskunft über den Messstatus. Die im Arm integrierte Logik errechnet mittels Drehmessgebern in den Gelenken die räumliche Position der Messspitze. Überlastungs-Sensoren, die in jedem Gelenk sitzen, warnen den Anwender, wenn der Arm überhöhten Handhabungs-Kräften ausgesetzt ist und sichern auf diesem Wege präzise Messergebnisse. Der Arm besteht aus Verbindungselementen eines von Faro selbst entwickelten Verbundwerkstoffs – dies ermöglicht nicht nur ein geringes Gewicht zwischen 9 und 10 kg, sondern stellt auch die Basis für das hervorragende Handling des Systems dar.
Kombination aus taktilen und optischen Messungen
Das Faro-System wird von den vier Anwendern der im Bereich Entwicklung angesiedelten Qualitätsplanung im Zuge des Projekts täglich eingesetzt. Nicht zuletzt mit Blick auf den eleganten Interieurbereich hat die Abteilung mit ihren rund 40 Mitarbeitern ein umfangreiches Aufgabenspektrum: Neben der Qualitätsbewertung und den Analysen gehört dazu die Planung und Beschaffung der Prüfmittel sowie die Steigerung des Reifegrades der eingesetzten Systeme bis hin zur Serienkonstruktion. Eine wichtige Rolle spielt dabei das Mess- und Scansystem von Faro. Seine Anwendungsfälle sind vielfältig, wobei taktile und optische Messungen etwa gleich häufig anfallen. „Uns überzeugt das System vor allem durch die Kombination aus taktilen und optischen Messungen. So können wir uns taktil an der Kugel einmessen und im Anschluss sofort ein Bauteil scannen. Hervorragend bewährt hat sich das System zudem insbesondere beim Scannen von Freiformflächen, von denen uns keine Daten zu Länge, Breite und Höhe vorliegen,“ berichtet Matthias Kun-dorfer, Mitarbeiter im Bereich Qualitätsplanung/Zierteile.
Auch schwierige Stellen sind einfach erreichbar
Eine wichtige Anwendung ist auch die Erfassung des Standes „Vorher/Nachher“. So haben die Qualitätsexperten die Flächen der Erprobungsteile vor der Klimaprüfung komplett mit dem Scanner erfasst. Nach dem Test wurden die Teile nochmal gescannt und die Datensätze miteinander verglichen. Nicht zuletzt bei diesen Messungen wusste das System seine Stärken – Mobilität, Flexibilität und Handlichkeit – eindrucksvoll auszuspielen. Auch schwierige Stellen werden erreicht, indem der Arm einfach hingeführt wird; eine Koordinatenmessmaschine hätte damit Schwierigkeiten.
Nach Abschluss des Entwicklungsprojekts wird das Faro-System Vilsbiburg verlassen und ab Anfang 2009 in einem anderen Werk eingesetzt. Dort warten neue Aufgaben innerhalb der Serie Produkt-Audits und die Vermessung von Teilen. Falls der Kunde Fragen hat, können Vergleichsmessungen durchgeführt werden, da er ebenfalls Faro-Arme einsetzt. Die Messtechniker erwarten im Übrigen für die Serie auch zeitliche Vorteile durch den Einsatz des mobilen Systems. Serienbegleitende Überwachungen könnten im nächsten Schritt ebenfalls Thema werden.
Cubing-Aufbau für 1:1-Darstellung des Fahrzeugs
Ein Highlight ist auch die eigens für das Projekt des Premium-Herstellers aufgebaute innovative Vorrichtung, auf der das Mess- und Scansystem zu 90 % zum Einsatz kommt: Die Besonderheit dabei ist die Grundplatte, ein so genannter Cubing-Aufbau. Dieser ermöglicht den Spezialisten bei Dräxlmaier, Messaufnahmen auf der Platte zueinander zu positionieren, welche 1:1 das Fahrzeug darstellen. Damit können Übergänge bewertet und simuliert werden, oder auch Prüfungen erfolgen, wie sich die Verkleidungsteile im Verbau verhalten.
Die Messaufnahme kann aber auch unabhängig genutzt werden. An jeder Aufnahme befinden sich verschiedene Positionen, an denen der Faro-Arm problemlos mit dem Schnellverschluss adaptiert werden kann – auf der Platte wie auch auf der Aufnahme selber. Messarm und Vorrichtung bilden in der Praxis ein gleichermaßen flexibles wie funktionierendes System.
Nach gut einem halben Jahr täglicher Arbeit mit dem Mess- und Scansystem von Faro fällt das Fazit der Qualitätsplanung positiv aus: „Wir sind mit dem System sehr zufrieden, es hat unsere Erwartungen auf jeden Fall erfüllt. Der Faro-Arm bietet uns den entscheidenden Vorteil seiner Verfügbarkeit und damit eine deutlich höhere Flexibilität. Aufgrund der guten Erfahrungen möchten wir die mobile Koordinatenmesstechnik bei der Dräxlmaier Group weltweit auf breiter Basis etablieren. Für Projekte, die sich derzeit in der Anlaufphase befinden, wird im Übrigen bereits der mögliche Einsatz mobiler Messsysteme mit berücksichtigt,“ fasst Rudolf Feckl zusammen.
Laser-Scan-Arm KEM 427
Quantum-Arm KEM 428
Faro-Arm Platinum-Serie KEM 429
Faro-Portfolio allg. KEM 430

Der Laser-Scan-Arm
Faros Laser-Scan-Arm verfügt über diverse Features wie den verschiebbaren Griff oder das „Drei-Punkte-Schnell-Stativ“. Ein integrierter LED-Entfernungsmesser bestimmt die optimale Distanz zum Scannen. Die schnelle Kalibrierung des Messtasters reduziert die benötigte Zeit für das Set-up des Arms enorm. Zum Schutz beim Einsatz im Produktionsbereich sind die dünnen Profile für die kompakten Bereiche verschlossen. Der Scan-Arm arbeitet im selben Temperaturbereich wie der Messarm, ohne aber eine Rekalibrierung zu erfordern. Das Gewicht des Laser-Scanners beträgt lediglich 530 g.
Laut einer Schätzung von Faro machen kontaktlose Inspektionen oder Digitalisierungen annähernd 20 % des Marktes für „Computer Aided Manufacturing Measurement“ (CAM2) aus. Der Laser-Scan-Arm stellt hierfür eine exponentielle, detaillierte Inspektion durch das Sammeln von über 19 000 Punkten/s bereit.

Der Quantum-Arm
Im September 2007 feierte der Quantum-Arm mit einem Messbereich von 2,4 m und einer Genauigkeit von ±0,018 mm seine Premiere. Neben der um 30 % verbesserten Messgenauigkeit bietet er diverse weitere innovative Funktionalitäten: So ermöglicht der Drahtlos-Betrieb über Bluetooth Vermessungen und Digitalisierungen in einer Entfernung bis zu 10 m. Die exklusiv gefertigte Faro i-Probe verfügt über eine automatische Größenerkennung und einen im Messtaster integrierten Temperatursensor. Durch den Auto-Sleep-Modus schaltet sich das Gerät automatisch aus, was Energie spart und die Mobilität erhöht. Der „Universal-Quick-Mount“ bietet noch flexiblere Aufbaumöglichkeiten bei reduzierter Rüstzeit. Der ergonomische Messgriff verbessert die Handhabung, den Komfort und die Messeffizienz. Das System wird zudem mit einer voll programmierbaren Software für Wiederholungsmessungen geliefert.
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