Interview - Metaal Magazine

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Presseforum EMO Hannover 2007
06 Computertomographie (Interview)
Interview
Computertomograph: Konkurrenz für die Koordinatenmessmaschine?
Vom OP in die Fabrik - Medizintechnik erobert die Fertigungstechnik
Zeit ist Mangelware beim Entwickeln von Automobilteilen. Den Prozess begleiten
Messvorgänge, die vor allem bei Sicherheitsteilen viel Zeit und Geld kosten. Für den
Automobilzulieferer Delphi entstand daher ein maßgeschneiderter Computertomograph
(CT), dank dem sich aufwändige Messvorgänge von Wochen auf Stunden verkürzen.
Projektmanager Peter Knauff berichtet über seine Erfahrungen mit einem aus der
Medizintechnik stammenden Verfahren, das auch auf der EMO Hannover 2007 ein
wichtiges Thema ist.
Herr Knauff, was produziert Ihr Arbeitgeber?
Peter Knauff, CT-Projektleiter bei der Delphi Deutschland GmbH, Wuppertal:
Delphi entwickelt in Wuppertal Automobilelektronik und die dazu passenden
Verbindungselemente. Dabei handelt es sich um sehr filigrane und komplex geformte
Teile, die mit Spritzgießformen aus dem eigenen Werkzeugbau entstehen. Zum
Vergleich der Ergebnisse des Spritzgießens zerlegen wir Probeteile aufwändig in
Einzelstücke, um sie dann manuell auf 3D-Koordinatenmessmaschinen zu vermessen.
Doch dieser Prozess dauert besonders bei Hohlkörpern sehr lange, denn sie müssen
zersägt und dann einzeln abgetastet werden. Je nach Komplexität – etwa beim
Vermessen von Bauteilen mit hunderten von Qualitätsmerkmalen – dauert dieser
Vorgang sogar Wochen.
Wie kam der Computertomograph ins Spiel?
Die CT-Technik kommt in der Produktion schon länger zum Einsatz: So werden
beispielsweise sämtliche Formel-1-Motoren mit dieser Technik durchleuchtet, um etwa
Lunker (Lufteinschlüsse) und nicht gewollte Wandstärkenunterschiede in den
Druckgussbauteilen zu entdecken. Mit dieser Strukturanalyse kann aber niemand
vergleichen, ob ein gefertigtes Bauteil mit dem digitalen CAD-Entwurf übereinstimmt
und wo es von den Sollwerten abweicht.
Sie ließen sich also eine eigene CT-Anlage bauen?
Ja, wir starteten zusammen mit der YXLON International CT Development GmbH aus
Hattingen die Entwicklung eines CT, der in erster Linie Bauteile exakt vermessen soll.
Dieses 3D-Abbild sollte dann mit dem CAD-Entwurf einem digitalen Soll-Ist-Vergleich
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unterzogen werden, der auf Mikrometer exakt Abweichungen aufzeigt. Gleichzeitig ist
aber auch eine Vermessung möglich, aus der Delphi die von den Automobilherstellern
bevorzugte Tabellenform erstellt. Im Jahr 2005 ging der Neuling in die
Erprobungsphase. Der Wuppertaler CT besteht im Wesentlichen aus vier Elementen:
Detektor, Strahlenquelle, Objektträger und Manipulator. Der Manipulator besteht aus
einem schweren Granitblock, der für die erforderliche Präzision der beweglichen
Achsen sorgt. Die Präzision entspricht der einer Koordinatenmessmaschine, die im
Mikrometerbereich arbeitet.
Wie arbeitet die Anlage, welche Erfahrungen machten Sie?
Jedes vermessene Detail des Bauteils wird als numerischer Wert mit dem CAD-Modell
verglichen. Je größer die Differenz ausfällt, desto intensiver markiert die Software die
Abweichungen mit Hilfe einer Farbskala. Das Validieren eines komplexen Bauteils
verkürzt sich auf diese Weise mit dem CT um bis zu 70 Prozent. Das ist bares Geld für
unseren Arbeitgeber.
Welche Werkstücke lassen sich vermessen?
Knauff: Die CT-Anlage misst maximal 240 mal 240 mal 240 mm große Werkstücke
zum Beispiel aus Kunststoff, Aluminium, Gummi, Stahl oder Eisen. Die Anlage kann
aber auch größere Bauteile durch schrittweises Scannen und späteres
Zusammenfügen der Daten vermessen. Die maximale Bauteildicke nimmt mit der
Festigkeit des Materials ab. Tiefziehstahl lässt sich beispielsweise bis zu einer
Wanddicke von 3,0 bis 4,0 mm durchleuchten.
Wo sind die Grenzen?
Je niedriger die Strahlungsenergie ausfällt, desto besser kann der CT ein Bauteil
darstellen. Wenn die Strahlungsleistung sehr hoch ist, dann sehe ich zwar noch den
Aufbau und die Struktur eines Gussteiles, aber nicht mehr den Bruchteile von
Millimetern großen Lunker. Hochfeste Stähle jenseits von 1 000 MPa lassen sich nur
bei sehr kleinen Bauteilen durchleuchten.
Wie bewältigen Sie die beim Messen entstehenden hohen Datenmengen?
Beim Messen mit 1 400 Bildern pro Umdrehung fallen in der Tat enorme Datenmengen
an: Selbst ein sehr kleines Bauteil wie die Einspritzdüse erzeugt bereits eine
Punktwolke mit 18 Gigabyte. Um die enorme Datenmenge zu bewältigen, kommt es in
meiner Abteilung zu einem Dreischicht-Betrieb der besonderen Art: Die sechs
Mitarbeiter messen im Zwei-Schicht-Betrieb, während nachts dann mehrere,
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miteinander vernetzte Computer die tagsüber angefallenen Daten berechnen und in
3D-Bilder umwandeln.
Wie kommt die Technik im Werkzeugbau am?
Sehr gut. Ich ‚zerschneide’ auf dem Bildschirm ein Bauteil innerhalb von weniger als
einer halben Stunde in 0,2 mm hauchdünne Scheibchen, um den Füllgrad zu
untersuchen und Formenbauer so auf mögliche Prozessfehler hinzuweisen. Das
Verfahren eignet sich also für alle Bauteile, bei denen mögliche Volumendefekte wie
Lunker auftreten können. Sogar Risse lassen sich damit manchmal noch erkennen.
Warum dauerte es so lange, bis Sie den staatlichen Segen durch den Nachweis
der Messmittelfähigkeit erhielten?
Ein CT lässt sich nicht so einfach wie andere Anlagen überprüfen, in dem Sie
beispielsweise ein geeichtes Prüfmittel vermessen. Weil physikalisch bedingt die
Messergebnisse von Werkstoff zu Werkstoff und von Bauteil zu Bauteil variieren,
helfen sich Hersteller zum Beispiel mit dem Vergleich der Ergebnisse mit anderen
Systemen oder durch Einscannen so genannter ‚Normalien’.
Was halten Sie von dieser Methode?
Ich sehe als legitime Methode an, wenn Hersteller die jeweiligen Parameter oder die
benutzten Hilfsmittel der Messergebnisse auch exakt angeben würden. Allerdings
vermisse ich hier manchmal die wissenschaftliche und statistisch fundierte
Genauigkeit. Daher setzen wir stattdessen auf eine statistische Untersuchung nur für
die eigenen Produkte.
Und wie ist der Stand der Dinge bei der Zulassung der CT-Anlage als Messmittel
für ihre in Wuppertal-Ronsdorf gefertigten Produkte?
Die entsprechenden statistischen Untersuchungen (GR&R und MSA) sind erfolgreich
mit sehr viel versprechenden Ergebnissen abgeschlossen worden. Wir sind im Moment
in der Diskussion mit der Zertifizierungstelle, in unserem Falle ist das der TÜV Nord,
um die nächsten Schritte abzustimmen. Ziel ist es, den Computertomographen, unter
bestimmten Einsatzbedingungen und zu definierten Prüfaufgaben, als Messmittel zu
zulassen.
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Firmen-Profil
In Wuppertal befinden sich am Stammsitz der Delphi Deutschland GmbH, einer
Tochter des bekannten amerikanischen Automobilzulieferkonzerns Delphi (weltweit
177 000 Mitarbeiter, 26,9 Mrd. US-Dollar Umsatz – in Europa: 50 000 Mitarbeiter, 5,4
Mrd. Euro Umsatz), die beiden Zentren für Systementwicklung und Technologie. Im
Kunden-Technologie-Zentrum arbeiten 1 200 Mitarbeiter aus 30 Nationen. Etwa jeder
Zweite ist ein Ingenieur, der Entwicklungsaufgaben übernimmt. An einem zweiten
Standort in Wuppertal-Ronsdorf arbeiten weitere 300 Mitarbeiter im Werkzeugbau,
Prozessengineering und Technikum.
((Bildunterschriften))
((106-01-106-02 DELPHI-Knauff.jpg))
Peter Knauff, CT-Projektleiter bei der Delphi Deutschland GmbH, Wuppertal: „Das
Validieren eines komplexen Bauteils verkürzt sich auf diese Weise mit dem CT um bis
zu 70 Prozent. Das ist bares Geld für unseren Arbeitgeber.“
Foto: Delphi, Wuppertal, Fecht, Gelsenkirchen
((106-04 – 106-08 DELPHI-Bauteilentwicklung.jpg))
Messen mit dem Computertomographen (von links): Die CT-Anlage röntgt ein
Kunststoffspritzgussteil. Aus einzelnen Röntgenaufnahmen entstehen eine
dreidimensionale Punktwolke und eine echte 3D-CAD-Abbildung.
Fotos: Delphi, Wuppertal
((106-09 und 106-10 DELPHI-Computertomograph.jpg))
Pilotanwendung: Der Automobilzulieferer Delphi besitzt eine neue CT-Anlage, die das
Validieren von Bauteilen um bis zu 70 Prozent reduziert.
Foto: Delphi, Wuppertal
((106-11 DELPHI-Prinzip))
Funktionsprinzip: Bei der industriellen Computertomographie in Wuppertal dreht sich
das Werkstück und nicht − wie bei der Medizintechnik − die Messeinrichtung.
Foto: Delphi, Wuppertal
Ansprechpartner:
Delphi Deutschland GmbH
Thomas Aurich
Unternehmenskommunikation
Vorm Eichholz 1
42119 Wuppertal
DEUTSCHLAND
Tel. +49 202291-2115
Fax +49 202291-2903
[email protected]
www.delphi.com
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