Inline-Qualitätssicherung sichert Wettbewerbsfähigkeit

Qualitätssicherung ist für Entscheider in fertigenden Unternehmen oft ein Schmerzpunkt – ein notwendiges Übel, das viele Kosten verursacht, aber nicht dabei hilft, mehr zu produzieren. Auch Helmut Häckl, Geschäftsführer der Schabmüller Automobiltechnik, ging es so. Sein Unternehmen bearbeitet die Zylinderkopfhaube für weltweit alle V6-Benziner-Modelle eines süddeutschen Automobilkonzerns. Dabei konkurriert das Unternehmen mit Zulieferern aus Niedriglohnländern. Wie lässt sich unter diesen Umständen auf wirtschaftliche Weise hohe Qualität sicherstellen? Die Antwort war eine automatisierte Messlösung, die Schabmüller in enger Zusammenarbeit mit ZEISS direkt in die Fertigungslinie integriert hat.

Etwa 2.600 Bauteile werden bei Schabmüller jeden Tag nach der Anlieferung geprüft, zerspant, gemessen und für die Auslieferung vorbereitet. „Das ist mit einigem Abstand unser größtes Fertigungsprojekt und auch ein sehr herausforderndes“, so Helmut Häckl. Der internationale Wettbewerb unter den Automobilzulieferern ist hart, da ist Kosteneffizienz ein großer Faktor.“ Zugleich bestehen hohe Anforderungen an die Qualität der Bauteile. Um diese Herausforderung zu bewältigen, setzt Schabmüller seit 2017 auf zwei ZEISS Fertigungsmessgeräte samt automatisiertem Beladungstisch aus der ZEISS Integration Series, die die Qualität der produzierten Teile prüfen. Das Besondere daran: In Zusammenarbeit mit ZEISS hat Schabmüller die Messgeräte direkt in die automatisierte Fertigungslinie integriert. Die Investition hat sich schnell gelohnt: „Seit wir mit der Inline-Messtechnik von ZEISS die Qualität sichern, haben wir keine einzige Reklamation gehabt“, berichtet Helmut Häckl.

Für die erforderliche Effizienz bei der Bearbeitung sorgt eine nahezu vollständig automatisierte Fertigungslinie: Die angelieferten Rohlinge werden noch manuell in die erste Station eingelegt, dann geht es weitgehend automatisch über insgesamt 96 Bearbeitungsplätze weiter. Der wesentliche Prozess ist das Zerspanen, um hochgenaue Passbohrungen und Dichtflächen exakt nach Maßvorgabe herzustellen. Roboterarme greifen die Rohlinge vom Fließband auf und legen diese in die Zerspanungsmaschinen ein, am Ende kommt ein sauber bearbeitetes Teil heraus. In der Regel.

Um die Ausnahmen von dieser Regel zuverlässig zu erkennen, ist in der Mitte der Fertigungslinie eine Station mit zwei ZEISS GageMax integriert, die mit jeweils einem vollautomatischen Beladesystem ausgestattet sind. So ist die Station vollkommen automatisiert in die Fertigungslinie integriert: Der Arm eines Roboters umfasst die ankommende Zylinderkopfhaube, hält diese an ein Gebläse, um verbleibende Metallspäne zu entfernen, und spannt sie anschließend in eine von ZEISS individuell angefertigte Aufspannvorrichtung auf dem Verschiebetisch. Die Taster aus dem seitlichen Tastermagazin ZEISS ProMax-G fahren dann nach einem definierten Programm die relevanten Merkmale des Bauteils ab. 35 besonders kritische Merkmale können so direkt erfasst und ausgewertet werden. Basierend auf einem Kodierungssystem wählt der Roboter an der Messstation Werkstücke zur Prüfung aus oder leitet diese weiter an die nächste Bearbeitungsstation. Die Kodierung stellt sicher, dass stets Werkstücke aller 96 Bearbeitungsplätze gleichverteilt geprüft werden. Dabei ist stets nachvollziehbar, welche Fertigungsmaschine und Bearbeitungsplätze einen Fehler produziert haben.

Anlagenfahrer Frederic Kern ist mit der Lösung hochzufrieden: „Mir ist wichtig, dass ich mich darauf verlassen kann, dass ‚meine‘ Anlage sauber läuft und gute Qualität produziert. Und mit dieser Lösung habe ich sofort Gewissheit.“ Jeder der 96 Bearbeitungsplätze in der Anlage ist eine mögliche Fehlerquelle. Ein Werkzeugwechsel, und schon kann es zu Abweichungen kommen, die außerhalb der eng gesteckten Toleranzen fallen. „Wenn das so ist, muss ich das sofort mitbekommen“, so Frederic Kern, „sonst produzieren wir eine Menge Ausschuss, das wird teuer.“

Innerhalb von 16 Stunden kann die automatisierte Messlösung von ZEISS die Produkte aller Bearbeitungsplätze prüfen. Nur die zwei Fertigungsmessgeräte, deren hohe Messgeschwindigkeit und schnelle Beladung machen das möglich. „Das sind natürlich harte Bedingungen in der Fertigung – Staub, Schmutz, Vibrationen, Kälte im Winter und Hitze im Sommer“, sagt der Anlagenfahrer. „Aber die Geräte von ZEISS halten das prima aus.“ Helmut Häckl bestätigt das. Er war 2017 als Projektleiter für die Einführung der Koordinatenmessgeräte verantwortlich. „Es war mir von Anfang an klar, dass wir eine Inline-Lösung brauchen“, betont der Geschäftsführer. „Und die ZEISS Inline-Lösung bietet uns die entsprechende Robustheit für so eine Umgebung.“

Vor der Inline-Messung verlief die Qualitätssicherung via Serienmessung im Messraum, was viel Zeit in Anspruch nahm. Jetzt bleibt Messtechniker Emre Baysal und seinen Kollegen Zeit für eine gründliche Komplettmessung ausgewählter Bauteile inklusive Rauheit und Konturen, die er zweimal die Woche durchführt. „Ich finde es super, dass die Routineprüfung mitarbeiterunabhängig kontinuierlich von der ZEISS Lösung in der Fertigung durchgeführt wird“, sagt Emre Baysal. „Das spart uns eine Menge Zeit, und wir können uns auf die Aufgaben konzentrieren, für die es tatsächlich einen ausgebildeten Messtechniker braucht.“

Ein großes Plus ist für ihn auch die Software von ZEISS – geräteübergreifend ist ZEISS CALYPSO im Einsatz. Zusätzlich verwendet Schabmüller ZEISS PiWeb zur Visualisierung von Qualitätsdaten. „Das ist natürlich ein riesiger Vorteil“, so der Messtechniker, „weil damit die Messergebnisse aller Geräte eins zu eins vergleichbar und entsprechend aussagekräftig in der Datenbank hinterlegt sind.“ Die mit Hilfe von ZEISS PiWeb gespeicherten Daten werden verdichtet und leicht verständlich dargestellt. So werden für unterschiedliche Personengruppen, z. B. Maschinenführer, Messtechniker oder Management, die jeweils relevanten Daten visualisiert. Dies gewährleistet Transparenz und führt zu schnellen und einfachen Entscheidungsfindungen. Trends in der Produktion lassen sich so rechtzeitig erkennen und fehlerhafte Werkstücke gehören der Vergangenheit an. Auch entfiel dadurch bei der Einführung der Inline-Lösung von ZEISS der Schulungsaufwand, weil die Mitarbeiter bereits mit der Softwareumgebung vertraut waren.

Vom einstigen Schmerzpunkt hat sich so die Qualitätssicherung für Helmut Häckl zu einem echten Wettbewerbsvorteil entwickelt: „Wir können damit umfassend die Qualität in unserer größten Fertigungslinie sichern, ohne zusätzliches Personal einstellen zu müssen“, so der Geschäftsführer. „Dadurch sparen wir Kosten und können uns mit unserer Qualität gegen Wettbewerber aus dem Ausland durchsetzen.“ Auch die Planung und Einführung des Systems fiel Helmut Häckl leicht: „So etwas geht nur in einer intensiven und qualifizierten Zusammenarbeit. ZEISS versteht unsere Anforderungen und hat die Kompetenz und Erfahrung damit, Messgeräte in eine automatisierte Fertigungslinie zu integrieren.“