Messen erhöht die Produktqualität

Die einheitliche Bedienphilosophie ermöglicht ein intuitives Bedienen. (Bildquelle: Kistler)

Dazu gehören Geräte und Software für die Prozessanalyse. Diese bringen die Daten aus Maschine und Peripherie zusammen und geben dem Anwender Instrumente an die Hand, um seine Fertigungsprozesse zu verbessern. So wie die XY-Monitore der Maxymos-Baureihe von Kistler, Winterthur, Schweiz. Sie ermöglichen es, die Qualität eines einzelnen Fertigungsschrittes, einer Baugruppe oder des gesamten Produkts anhand der Form von Messkurven zu überwachen. Mit den Modellen Maxymos TL und BL mit Sequenzer Modus lassen sich zudem, mehrstufige Fertigungsprozesse messen, ohne eine externe SPS-Programmierung. Stattdessen lassen sich die gewünschten Programme über das Touchdisplay der Geräte schnell und einfach einrichten.

Messen erhöht die Produktqualität

Grenzwerte einer Prozessüberwachung lassen sich einfach einrichten.
(Bildquelle: Priamus)

Einen globaleren Ansatz verfolgen die Messsysteme von Priamus, Schaffhausen, Schweiz, die sich modular erweitern lassen hinsichtlich der Anzahl der Kanäle und der überwachten Funktionen. Grenzen setzt hier nur die Leistungsfähigkeit der Computer, die die Daten verarbeiten. Um angesichts der Flut an Messwerten den Anwender zu entlasten, entwickelte das Unternehmen den Q-Button. Dieser  ermöglicht es, die Überwachungsgrenzen für einzelne oder alle Funktionen und Parameter automatisch zu setzen. Dazu muss der Fertigungsprozess einmal funktionieren und Gutteile produzieren. Per Knopfdruck berechnet das System dann automatisch Grenzwerte für die Prozessüberwachung. Als Grundlage hierzu dienen die Six-Sigma-Werte.

Weniger auf die Funktionsvielfalt als auf das unkomplizierte Auswerten konzentiert sich die Analysesoftware Netanalyzer Scope von Hilscher, Hattersheim. Sie entlastet den Anwender vom manuellen Durchforsten von Telegrammaufzeichnungen von Maschinen und Geräten. Stattdessen interpretiert die Software die übertragenen Prozesswerte und stellt sie übersichtlich mit Klartextnamen und Datentyp dar. Außerdem erkennt sie automatisch Alarme oder fehlende Prozessdaten-Telegramme. Diese Informationen fasst die Software grafisch zusammen und gruppiert sie. Das vereinfacht es, Zusammenhänge und Quereffekte schnell zu erkennen und Probleme zu lösen.

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Das Gerät ermittelt die Transmissionseigenschaften von Kunststoffbauteilen mit der Wellenlänge des späteren Schweißlasers. (Bildquelle: LPKF)

In aller Regel steht das Fügen von Komponenten, beispielsweise durch Laser-Durchstrahl-Schweißen, am Ende der Prozesskette. Bevor dieser Vorgang scheitert und damit unnötige Kosten verursacht, lässt sich mit dem Transmissionstestgerät TMG 3 von LPKF, Fürth, die Lage und die Durchgangseigenschaften der Fügepartner ermitteln. Denn diese sind entscheidend für einen erfolgreichen Fügeprozess. Falls nun durch Fehler beim Compoundieren, beim Spritzguss oder bei der Lagerung andere Durchgängigkeitswerte entstehen, lassen sich diese von der Laser-Prozessführung ausgleichen. Der Fügeprozess gelingt also trotz abweichender Parameter. Dazu ermittelt das Gerät den Intensitäts-Unterschied zwischen einer Probe und dem ungehinderten Durchgang per Laserstrahl in der Wellenlänge des Schweißlasers mit einer Toleranz von 1 Prozent.

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Prüfgerät für den Schmelzindex (Bildquelle: Zwick Roell)

Feuchtigkeit und Fließrate des Materials prüfen

Noch vor der Produktion setzt das Schmelzindex-Prüfgerät Mflow von Zwick Roell, Ulm, an. Damit bestimmen Anwender beispielsweise im Rahmen der Wareneingangskontrolle die Schmelze-Massefließrate (MFR) des gelieferten Materials. Das Gerät ist modular aufgebaut und lässt sich durch einen Kolbenwegaufnehmer erweitern, um zusätzlich die Schmelze-Volumenfließrate (MVR) zu ermitteln. Alle Ausbaustufen haben die automatische, kennfeldabhängige Parametrierung gemein, die abhängig vom Material die Prüfparameter so setzen kann, dass Messfehler verringert werden.

Den Feuchtegehalt des Granulats zu wissen, um die Trocknerleistung beziehungsweise die Produktionsparameter entsprechend anzupassen, das ermöglicht der Halogen-Feuchteanalysator HC103 von Mettler Toledo, Greifensee, Schweiz. Die Echtzeit-Trocknungskurven zeigen die Messergebnisse anschaulich an und sind auch für ungeschulte Anwender verständlich. Diese greifen vom Homescreen aus auf Trocknungsmethoden zu. Nachdem sie die Probe auf der Waagschale verteilt und tariert haben, beginnt die Messung. Während das Trocknungsprogramm läuft, zeigt der Bildschirm die Trocknungskurve in Echtzeit an. Anwender sehen dadurch, ob die Messung nach Plan verläuft und können, falls nötig, in den Produktionsprozess eingreifen. Die Ergebnisse müssen sie nicht handschriftlich festhalten, da der Feuchteanalysator Ergebnisprotokolle in Form von PDF-, CSV-Dateien oder herkömmlichen Ausdrucken erstellt. Um die Ergebnisse zu übertragen, verfügt das Gerät über RS232- und USB-Schnittstellen.

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Die Abmusterungskabine unterstützt Industrieunternehmen und Akzidenzdruckereien bei der besseren Simulation und Abmusterung von Farben unter verschiedenen Lichtverhältnissen.
(Bildquelle: X-Rite)

Die Farbe unter anderen Lichtverhältnissen messen

Um die Farbe eines Endproduktes zu bewerten beziehungsweise mit der Vorlage zu vergleichen, kommen Abmusterungskabinen zum Einsatz, beispielsweise die Judge QC von X-Rite, Regensdorf, Schweiz. Sie verfügt über fünf Lichtquellen, einschließlich einer Option für zwei Tageslichtarten, wobei Anwender zwischen der Lichtquelle D50 für Druckanwendungen und der Lichtquelle D65 für industrielle Anwendungen umschalten können. Dadurch kann die Kabine simulieren, wie Farben in einer Produktionsumgebung, in einem Geschäft mit Neonbeleuchtung, im Außenbereich, in einer häuslichen oder sonstigen Umgebung aussehen würden. Darüber hinaus lassen sich physische Defekte erkennen.

Auch bei der Color-Viewing-Light-Serie von Just Normlicht, Weilheim/Teck, handelt es sich um Farbabmusterungs-Kabinen. Die Serie beinhaltet mehrere Größen, von S bis XL. Während sich die Kabine der Größe S für kleine Abmusterungsgegenstände eignet, ermöglicht die Baugröße XL mit Maßen über 1,5 m das farbliche Beurteilen von großen Gegenständen. Zudem sind die Geräte jeweils mit drei bis fünf Lichtarten (D65, D50, TL84, A, UV) in einer Basic-, Advanced- und Professional-Version erhältlich. Dabei ist die Basic-Version die Einstiegsklasse mit mechanischer Lichtumschaltung. Die beiden anderen Versionen verfügen über ein elektronisches Bedienpanel.

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Ringkopfsensor
(Bildquelle: Micro-Epsilon)

Für Farbmessungen auf dem Förderband, etwa auf Extrusionslinien für Bodenbeläge, ist das Inline-Farbmesssystem Colorcontrol ACS7000 von Micro-Epsilon, Ortenburg, gedacht. Dieses wurde vor Kurzem durch eine neue Variante des Ringkopf-Sensors ACS2 erweitert. Dadurch ist es möglich, neben dem Standard-Messfleck mit 5 mm Durchmesser und einer 9 mm-Option in einem ovalen Bereich des Formats 3 x 2 mm zu messen. Diese Form eignet sich vor allem für gekrümmte Oberflächen. Der Krümmungsradius sollte dabei mindestens 20 mm betragen – bei den Vorgängermodellen waren es mindestens 50 mm. Außerdem lässt sich der Sensorkopf für die Inline-Qualitätskontrolle auf strukturierten Oberflächen einsetzen, die sonst schwer zu erfassen sind. Beispielsweise bei Holzfurnieren oder Bodenbelägen.

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Das Messsystem beseitigt die Unschärfe an Kanten automatisch.
(Bildquelle: Zeiss)

Bauteile bequem vermessen

Ebenfalls für zweidimensionale Messungen, allerdings für die Geometrie, eignet sich das Messsystem O-Select von Zeiss, Oberkochen. Es beseitigt die Unschärfe an den Bauteilkanten automatisch. Ebenso wählt es den richtigen Abstand der Kamera zum Objekt  und maximiert den Kontrast. Zudem berechnet das Gerät die optimale Beleuchtungsintensität, die von Werkstück zu Werkstück variieren kann. Das Automatisieren des Zusammenspiels von Optik und Beleuchtung macht die Messung reproduzierbar. Darüber hinaus durchsucht das Gerät Verzeichnisse nach dem richtigen Messprogramm und wählt aufgrund der bereits erstellten Programme mit dem aufgelegten Werkstück das richtige. Auch die Lage des Bauteils erkennt das Messsystem automatisch.

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Stereomikroskop in der Tischstativ-Varianteund der Multi-Axis- Säulenständer-Version (Bildquelle: Vision-Engineering)

Auf besonders hohe Auflösungen konzentriert sich dagegen das Videomikroskop Easyinspector 4K von Technolab, Berlin. Es erstellt Aufnahmen mit einer Auflösung von 3.840 x 2.160 Pixeln und verfügt darüber hinaus über eine 20-fache optische Vergrößerung. Damit lassen sich auch sehr kleine Fehler auf Oberflächen oder elektronischen Bauteilen erkennen.

Den Komfort des Anwenders hatte Vision Engineering, Emmering, im Sinn, als es Stereomikroskops Lynx EVO entwickelte. Es verzichtet auf Okulare und verfügt stattdessen über ein Sichtfenster, in das der Anwender mit beiden Augen zugleich blickt. Dies ist wesentlich bequemer und auch effizienter. Standardmäßig ist das System mit einer Vergrößerung 6–60-fach und einem Zoom-Übersetzungsverhältnis von 10:1 erhältlich. Eine optionale Maximalvergrößerung von 120-fach erweitert den Anwendungsbereich von der normalen Inspektion bis zur analytischen Kontrolle im Labor und der Entwicklung.

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Der Controller und ein optoelektronisches Längenmesssystem sorgen für die hohe Genauigkeit.
(Bildquelle: Mitutoyo)

3D-Messungen immer anschaulicher und genauer

Die  Geometrie von kleinen und mittelgroßen dreidimensionalen Werkstücken  lässt sich mit den Koordinatenmessgeräten der Legex-Serie von Mitutoyo, Neuss, überprüfen. Mit der thermischen Fehlerkompensation in Verbindung mit dem scannenden Messkopf MPP-310Q ermöglichen die Geräte eine Messgenauigkeit von 0,28 Mikrometern. Das Gerät verfügt über eine fixe Brücke und einen verfahrbaren Tisch. Zudem überarbeitete der Hersteller den Antriebsmechanismus, um statische und dynamische Fehler effektiver zu vermeiden. Der UC400-Controller, die Linearmaßstäbe und der Ziffernschrittwert von 10 nm tragen zur Genauigkeit bei. Das optionale Air-Server-System klimatisiert die aus den Druckluftleitungen des Betriebs entnommene Luft und sorgt für eine konstante Temperatur an den Luftlagern und Führungen.

Weniger die Genauigkeit als vielmehr die Anschaulichkeit des Gemessenen hat die Scansoftware Optocat von Aicon, Braunschweig, im Fokus. Die aktuelle Version 2015R2 richtet Einzelaufnahmen aus dem Scanprozess ohne photogrammetrische Passmarken automatisch zueinander aus. Dazu nutzt sie Algorithmen, um die geometrischen und radiometrischen Eigenschaften des gescannten Objekts zu beurteilen. Das manuelle Bearbeiten durch den Anwender entfällt. In Verbindung mit dem 3D-Scanner Stereoscan Neo desselben Herstellers projiziert das System die Messergebnisse auf das Objekt. Abweichungen zur CAD-Vorlage werden so direkt nach der Messung als Falschfarben-Darstellung auf der Objektoberfläche sichtbar.

Messen erhöht die Produktqualität

Die neue Software-Version macht Fehler sofort kenntlich. (Bildquelle: Aicon)

Das exakte Überprüfen von Stichproben an und in der Produktionslinie, dafür eignet sich das Stand-alone-3D-Messystem  Korad 3D-Plus von Isra Vision, Darmstadt. Das System mit integriertem PC und xy-Tisch ist verkleidet, um Verschmutzungen durch Staub und andere Verunreinigungen zu verringern. Vibrations-Isolatoren entkoppeln das Messgerät von den Erschütterungen durch die Produktion. Zudem hält sich der Wartungsaufwand für regelmäßiges Justieren und die Prüfmittelpflege im Vergleich zu taktilen Messgeräten oder Labortechnik in Grenzen.

Eine 100-Prozent-Inline-Kontrolle ermöglicht Härteprüfgerät Digi Test II in Verbindung mit dem I/O-Modul DTE II DI/O von Bareiss, Oberdischingen. Es eignet sich vor allem für Elastomere und ähnliche Materialien. Durch die lückenlose Kontrolle können unter anderem die Parameter der Produktionsanlagen automatisiert geregelt werden. So lassen sich mit einer einfachen elektrischen Ansteuerung Messungen steuern und der aktuelle Status des Geräts abfragen. Dazu stehen jeweils acht Ein- und Ausgänge zur Verfügung.

David Löh

Über den Autor

David Löh

ist Redakteur des Plastverarbeiter.
david.loeh@huethig.de