Auf der Suche nach einer perfekten Passform
Die Daimler AG setzt auf InnovMetric und Leica für eine optimale Passgenaugikeit von Bauteilen.
Das Produktportfolio der Daimler AG umfasst Kleinstwagen, Sport-Coupés, Limousinen und Kombis, vielseitige Transporter und Nutzfahrzeuge. Das zweitgrößte Werk der Daimler AG in Deutschland ist das Werk Bremen mit fast 14.000 Beschäftigten und einer Fläche von 850.000 Quadratmetern. Dort werden der SL und der SLK-Roadster sowie alle Versionen der C-Klasse (Limousine, Kombi, Coupé und Cabriolet) produziert.
Das erste, was einem auffällt, wenn man die scheinbar endlosen Gänge des schmucken, hochmodernen Bremer Werks der Daimler AG auf und ab geht, ist die fast völlige Abwesenheit von Menschen. Hunderte von Robotern verrichten ihre Arbeit mit chirurgischer Präzision. Sie bringen verschiedene Blechteile an ihren Platz, schweißen sie zusammen, transportieren die fertigen Teile zur nächsten Station und befördern die fertigen Produkte über Kopf, um den Platz optimal zu nutzen. Aus der Ferne betrachtet, scheinen die allgegenwärtigen Roboter zu tanzen. Die wenigen Fabrikarbeiter, die man sieht, benutzen „altmodische“ Fahrräder, um zwischen den verschiedenen Teilen der Fabrik hin und her zu düsen: Hightech und Lowtech existieren hier harmonisch nebeneinander.
Der technologische Fortschritt bei den Herstellungsverfahren hat dazu geführt, dass immer gewagtere Bauformen den Sprung vom Reißbrett der Designer zum Fließband schaffen. In nicht allzu ferner Vergangenheit hatten Autos relativ einfache, quadratische Formen, bei denen die einzelnen Teile mehr oder weniger geradlinig ineinanderpassten. Andererseits haben moderne Autos viel komplexere Formen als die Autos der Vergangenheit. Und auch die Aufgabe, zu prüfen, wie diese Teile zueinander passen, ist immer komplexer geworden.
Die Abteilung Rohbau (BIW) Rollout und Prozessoptimierung übernimmt genau diese Aufgabe: Sie ist damit betraut, die Passgenauigkeit der verschiedenen Karosserieteile zu überprüfen. Noch wichtiger ist, dass auf der Grundlage der Messungen ein Feedback an die Produktionsanlagen gegeben wird, damit spezifische, gezielte Anpassungen an den Werkzeugen vorgenommen werden können.
Dirk Noffke, Messtechniker bei der Daimler AG Bremen, prüft die Maßhaltigkeit des linken Kotflügels einer Mercedes SLK-Rohkarosserie. Der Vergleich zwischen den tatsächlichen Daten und den CAD-Daten wird in Echtzeit in der PolyWorks|Inspector™-Software angezeigt.
Die Herausforderung
Der Betriebsingenieur Henning Siemers ist mit BIW-Mess- und Prüfaufgaben befasst. Er erklärt: „Unsere Aufgabe ist es, die Maßhaltigkeit der gesamten Rohkarosserie zu gewährleisten. Natürlich besteht jede BIW aus vielen Einzelteilen, die alle perfekt passen müssen. Unsere primäre Aufgabe ist es, die gesamte BIW zu prüfen, sowohl einzelne Bauteile als auch das gesamte Fahrzeug, einschließlich der Spaltmaße, und dann die Daten zu analysieren, die wir erhalten. Auf der Grundlage der von uns durchgeführten Analysen gehen wir dann zurück in die Produktionsstätten und nehmen Anpassungen an den Werkzeugen vor, um sicherzustellen, dass das Ergebnis ein Auto ist, dessen Teile einwandfrei zusammenpassen.“
Die Komplexität der heutigen Fahrzeugformen und die immer größer werdenden Toleranzen haben die traditionellen Instrumente an ihre Grenzen gebracht.
In der Vergangenheit war die Abteilung von Herrn Siemers auf Handmessgeräte angewiesen. „Rückblickend betrachtet, bestanden die Autos früher aus fast quadratischen Segmenten, die sich ohne große Mühe zusammenfügen ließen. Heutzutage sind die Autos viel kurviger, mit runden Flächen, die plötzlich ihre Form ändern und in allen möglichen Winkeln und Linien auf andere Teile treffen. Außerdem erfordern die viel höheren Anforderungen an die nahezu nahtlose Passung zwischen den einzelnen Platten, dass wir mit sehr engen Toleranzen arbeiten.“
Die Lösung
Da die Formen ihrer Fahrzeuge immer komplexer werden, sind Siemers und sein Team auf der Suche nach neuen Technologien, die diese Anforderungen erfüllen. „Unser Qualitätsingenieur Karl-Heinz Boecker besucht jedes Jahr die CONTROL-Messe in Sinsheim, wo er vor einigen Jahren zum ersten Mal mit dem Leica T-Scan-System in Berührung kam, als es noch ein Prototyp war. Aufgrund der angekündigten Spezifikationen wussten wir, dass dies etwas für uns sein könnte, aber wir wollten warten, bis wir sicher waren, dass das Produkt wirklich marktreif war. Das Hauptproblem, das wir bei vielen anderen Scan-Lösungen gesehen haben, war, dass die Software nicht mit der Hardware mithalten konnte. All diese Punkte zu sammeln ist relativ einfach, aber was macht man danach? Wir hatten den Eindruck, dass viele Hersteller der Software nicht die gleiche Aufmerksamkeit schenken wie der Hardware.“ Vor einigen Monaten organisierte das Team von Herrn Boecker eine Produktdemonstration von Leica Geosystems in ihren Räumlichkeiten. Die Wahl fiel auf einen Leica LTD840 Laser Tracker, der mit einer Leica T-Probe und einem Leica T-Scan gekoppelt ist – eine Kombination der Spitzenklasse. Und das Leica System hat es geschafft.
Abweichungen von den CAD-Daten werden mit der Software PolyWorks|Inspector visuell dargestellt, wobei die Abweichungen entweder durch eine Farbkarte oder durch Vektoren angezeigt werden. Die Informationen werden ausgewertet, um Korrekturanweisungen zu erhalten, die dann direkt an den Werkzeugen umgesetzt werden.
Der Leica T-Scan und die PolyWorks®-Softwarelösung erwiesen sich als eine starke Kombination!
„Wir wussten bereits, dass der Leica T-Scan ein großartiger Sensor ist, und es wurde uns auch gezeigt, dass die PolyWorks-Suite gut zu ihm passt. Die Software ist sehr leistungsfähig, und wir wussten, dass wir auf dem richtigen Weg sind“, so Siemers.
Veränderung ist gut
Seit der Auslieferung des Systems wird das Leica T-Probe/T-Scan-System unter anderem zur Messung von Plattenabständen, zur Untersuchung von Bauteilkrümmungen, zur Inspektion von Referenzbohrungen und ähnlichem eingesetzt. Siemers hat auch verschiedene Anwendungen für das Leica T-Scan-System getestet. „Eine der neuen Anwendungen, die wir gefunden haben, ist die Inline-Kalibrierung. In der Vergangenheit wurden BIWs geprüft, indem sie in einer Gitterstation platziert und mit herkömmlichen KMG-Geräten gemessen wurden. Wenn Sie 150 Paletten haben und mit hohen Toleranzen messen wollen, stoßen Sie mit herkömmlichen Methoden schnell an die Grenzen. Deshalb wollten wir inline messen können, sowohl die Paletten als auch die Werkzeuge, und hier kommt das Leica T-Scan-System ins Spiel. Eine weitere für uns interessante Anwendung ist die Inspektion der gesamten Roboterbahn, die wir in naher Zukunft durchführen wollen.“
Die Vorteile
Auf die Frage, was sich seit der Einführung des Leica T-Scan-Systems und PolyWorks geändert hat, wird Siemers sehr konkret: „Indem ich mich auf das Scannen verlasse, bin ich im Besitz von viel mehr nützlichen Informationen. Die Qualität der Bauteilanalyse hat sich verbessert, wir sind in der Lage, einem Problem viel schneller auf den Grund zu gehen und so gezielte Lösungen für die notwendigen Änderungen zu finden, z. B. an den Werkzeugen an einer bestimmten Stelle einzugreifen und die Parameter auf der Grundlage der Ergebnisse in PolyWorks zu ändern.“
Die Vorteile des Leica T-Probe/T-Scan und PolyWorks Systems sind vielfältig. „Wir schätzen die Mobilität sehr. Mit der Ausrüstung von Leica Geosystems kann ich alle benötigten Informationen in nur 2 – 3 Stunden sammeln und die Analyse später durchführen. Auf diese Weise blockiere ich die Produktion nicht zu lange, denn das System ermöglicht es uns, parallel zu arbeiten: Während ein Mitarbeiter die Messungen vornimmt, kann ein anderer bereits mit der Sortierung der Ergebnisse beschäftigt sein.“
Die Leica T-Probe/T-Scan-Kombination misst in einem Bereich von 15 m, so dass die Techniker in einem Volumen von 30 m arbeiten können. Das gibt Henning Siemers und seinem Team die Gewissheit, dass sie für den Fall, dass sich die Messanforderungen in Zukunft ändern sollten, gut gerüstet sind, um in einem Messvolumen zu arbeiten, das groß genug ist, um mehrere BIWs auf einmal aufzunehmen.
Die Tatsache, dass das System modular aufgebaut ist, ist für Siemers’ Team wichtig. „Wir haben gleichzeitig mit dem Leica T-Scan auch eine Leica T-Probe gekauft. Die taktile kabellose Messung ist für uns von großem Wert, wenn wir leicht verbiegbare Bauteile wie die Motorhaube messen. Wir führen eine schnelle Messung mit der Leica T-Probe durch, um eine ungefähre Vorstellung über den Zustand des Teils zu erhalten. Wenn wir sofort mit dem Scannen beginnen würden, würde es länger dauern, bis wir merken, dass die Haube verbogen ist. Mit der Leica T-Probe können wir mit nur wenigen Punkten sofort feststellen, wie es aussieht. Und das alles machen wir in PolyWorks, indem wir einfach zwischen der Leica T-Probe und dem Leica T-Scan wechseln.“
Dank des großen Arbeitsvolumens des Leica T-Scan-Systems, das Objekte im Bereich von 15 m messen kann, kann eine ganze Seite der Rohkarosserie inspiziert werden, ohne dass der Leica Laser Tracker umpositioniert werden muss. Der Bediener bewegt sich entlang des Fahrzeugs vor und zurück, und der Leica Laser Tracker hält die Leica T-Probe/T-Scan im gesamten Messvolumen fest.
