3D-Messtechnik-Software und -Hardware sorgen für ein Comeback der Automobilindustrie Asiens

Auf jahrelanges, robustes Wachstum mit einer aufkeimende Konsumwirtschaft, in der das Interesse am eigenen Privatauto immer größer wurde, folgte die Covid-19-Pandemie, die den größten Kontinent mit seinen 4,7 Milliarden Einwohnern hart traf.

China spürte als erstes Land die Auswirkungen der Pandemie. In Taiwan sind Mikrochips weiterhin knapp (zum Teil aufgrund der schwersten Dürre auf der Insel seit über 50 Jahren und des hohen Wasserbedarfs bei der Metallgewinnung). Die Welt war gerade dabei, sich zu erholen, doch viele in der Region sind erschöpft.

Ein kollektiver Lichtblick in der Pandemie ist, dass wir alle unsere Lektion gelernt haben. Dies gilt vor allem für die asiatische Automobilindustrie – der Herstellungssektor erlebte einen Produktionsrückgang von 10 %. Da mehr als die Hälfte der weltweiten Fahrzeugproduktion in Asien abläuft, ist dies eine beträchtliche Zahl. Die wichtigste Lektion ist folgende: Unabhängig von externen globalen Bedrohungen, sei es Covid-19, Terrorismus, der Klimawandel oder sonst etwas, bilden Qualitätskontrolle und Inspektion (QC&I) das Herzstück des Erfolgs in der Automobilindustrie. Dabei handelt es sich nicht nur um QC&I mit Bezug auf die Fahrzeuge, die vom Band laufen, sondern auch QC&I, die für die Überwachung und Positionsänderung der Maschinen gilt, welche so viele der 30.000 Teile eines Autos formen und stanzen.

Wehrtechnik gegen Abweichungen

Wenn eine Stanzmaschine oder ein Gesenk Tausende von Rohlingen pro Tag stanzt, ist es ganz natürlich, dass Abweichungen und Ausrichtungsfehler auftreten. Es ist auch notwendig, auf neue Produktdesigns reagieren zu können, wenn ein neues Automodell (oder ein komplett neues Fahrzeug) eingeführt wird, wodurch erneut die Möglichkeit neuer Ausrichtungsfehler entsteht. Wenn die Abweichungen groß genug sind, entspricht das Bauteil nicht mehr den festgelegten Spezifikationen. Wenn sie nicht frühzeitig im Prozess oder während der Erstmusterprüfung erkannt werden, können folgenschwere Fehler entstehen. Da die Lieferketten bereits gefährdet sind, sucht die Automobilbranche (und andere Branchen) nach innovativen Möglichkeiten, diese Fehler zu reduzieren, die Zeit und Geld kosten.

In der neuen Welt der anspruchsvollen 3D-Metrologiesoftware und -Hardware können diese gemeinsam umsetzbare Einblicke liefern, welche Automobilhersteller bei der Lösung von QC&I-Problemen unterstützen. Durch schnellere, genauere digitale Daten zur Steigerung von Qualität und Durchsatz hilft Messtechnologie Herstellern dabei, fundierte Entscheidungen zu treffen, um vorausschauende Analysen zu ermöglichen, die Genauigkeit von Dimensionen und die Testtoleranz zu prüfen. Das gilt auch für die Kundenzufriedenheit oder Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, Markteinführungszeiten oder die Kombination aller oben genannten Aspekte.

„Früher gab es traditionelle Messmethoden, und diese Geräte – Maßband, Messschieber, Mikrometer – messen in 1D“, erklärt Jay Sakai, ein leitender Anwendungsingenieur bei der japanischen Abteilung von FARO^® Technologies. „Später kamen neuere Technologien, die in 2D messen konnten. Heute können Maschinen in drei Dimensionen messen, und mit Produkten wie Laserscannern oder Scanarmen können wir das gemessene Teil mit dem Projekt in Programmen wie CATIA, Siemens, Pro/ENGINEER [jetzt PTC Creo] und SolidWorks^® vergleichen.

Diese Technologien haben den ehemals mühsamen Arbeitsablauf beim Stanzen von Metall erheblich rationalisiert. Das Stanzen von Metall für Automobilanwendungen ist naturgemäß ein komplexer, mehrstufiger Vorgang und wird bei der Herstellung einer Vielzahl von Automobilteilen eingesetzt, von Motorkomponenten bis hin zu Türen und anderen Karosserieteilen. Diese Montage findet häufig in Vormontagewerken statt. Die gestanzten Teile werden später zu einer Karosseriewerkstatt transportiert, wo das gesamte Fahrzeug zusammengebaut wird.

Bei der Prüfung des Metallstanzprozesses müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:

• Die Auswirkungen des Stanzens auf die Designfunktionalität – sind die gestanzten Teile innerhalb der festgelegten Toleranzen des CAD-Modells?
• Produziert das Gesenk konstant Teile nach derselben Spezifikation? Geraten Teile aufgrund von Verschleiß aus dem Toleranzbereich?
• Alle branchenspezifischen Anforderungen – ist das Teil sicher und funktionstüchtig?
• Wie viel Zeit wird für die Produktion und Qualitätskontrolle benötigt?
• Kosteneffizienz (wie hoch ist der ROI?)

Interoperabilität zwischen Maschinen

Durch die 3D-Laserscans und die Möglichkeit, die erfassten Daten in Echtzeit virtuell darzustellen, erhalten Anlagenbediener und Systemüberwachungsingenieure einen direkten Einblick in die Genauigkeit, Präzision und Qualität der Stanzanlagen der Automobilindustrie sowie der hergestellten Teile.

„In japanischen und generell asiatischen Unternehmen, die unserem Beispiel folgen, steht Qualität an erster Stelle“, so Hideaki Itakura, ein leitender Anwendungsingenieur von der japanischen Abteilung von FARO. „Jedes Teil muss also von hoher Qualität sein. Deshalb vertrauen sie immer mehr auf diese Art von Maschinen. Außerdem wollen sie, dass die Arbeit schneller und kostengünstiger erledigt wird.“

Aber das ist nur der Anfang. Diese Technologie kann noch viel mehr. Hochentwickelte 3D-Messhardware und -software kann nicht nur stanzen, sondern ist auch in der Lage, das effizienteste Layout der Montagelinie selbst zu bestimmen und zu ermitteln, wie große, sperrige Maschinen (Maschinen, die unter anderem auch stanzen) am besten ausgerichtet werden, wo sie in der Fabrikhalle stehen und welche Abstände zwischen den Maschinen herrschen sollten. All das geht heutzutage schneller und präziser als je zuvor. Was früher Tage oder Wochen dauerte und viel Personal erforderte, so Sakai, kann jetzt in wenigen Stunden erledigt werden. 

Als Nächstes folgen zwei Schritte:

1. Die Integration mehrerer Maschinen – Scanner, Arme, Tracker, Tracer usw. – in einem einzigen, zunehmend automatisierten Software-System
2. Die weitere Entwicklung der automatisierten Fabrik, in der künstlich intelligente Roboter die Teileinspektion mit wenig oder gar ohne menschlichen Eingriff durchführen können

Während das zweite Ziel noch in weiter Ferne liegt, sind Sakai und Itakura zuversichtlich, dass die laufenden Bemühungen der asiatischen Automobilhersteller und Partnerunternehmen die Grenzen des Machbaren sowohl in Bezug auf Hardware als auch Software in Zukunft ausweiten werden.

„Stellen Sie sich vor, sie hätten vor langer Zeit mit Herrn [Henry] Ford gesprochen, seine Fertigungslinie gesehen … Wenn er heute eine Nissan- oder Honda-Fabrik besuchte, wo so viele Aufgaben von Robotern erledigt werden, würde er sagen: Meine Güte, hier ist ja alles automatisiert“, sagte Mr. Sakai. „Doch selbst heute sind Teile der Fertigungslinie immer noch nicht so automatisiert. Die Qualitätsprüfung zum Beispiel. Wir brauchen Menschen, welche die Maschinen überprüfen und sicherstellen, dass diese aufeinander abgestimmt sind. Das ist etwas, woran wir und die Fabrikhersteller arbeiten. Dazu werden viele Technologien benötigt. Eine davon, KI, gibt es bereits. Sie wird immer besser. Aber sie ist nicht perfekt. Noch nicht. Aber ich glaube, dass wir sie eines Tages perfektionieren.“

Während alle Welt daran arbeitet, Stabilität zu erreichen und die Pandemie zu beenden, scheint das Comeback der asiatischen Automobilindustrie garantiert – zum Teil dank der fortgeschrittenen 3D-Messtechnologien, die End-to-End-Effizienzen verkürzen und Kosten senken.

Der Weg ist frei für reibungslose Qualitätskontrolle und -Inspektion.

Weitere Informationen über Qualitätskontroll- und Inspektionsanwendungen.