Was macht eine gute Messlösung für den Shopfloor aus?

Schnelle Reaktionszeiten und direktes Feedback machen eine in die Fertigung integrierte Messtechnik attraktiv. Damit die Lösung gelingt, muss Maschinenbau, Ergonomie und Service ein zukunftsfähiges Gesamtkonzept ergeben.

Erschienen in der Quality Engineering Plus (im September 2020)

Die Messtechnik erfährt seit einiger Zeit einen Wandel vom Messraum hin zur Fertigungsumgebung oder in die vollautomatisierte Produktionslinie. Die spannende Frage ist nun, was bedeutet dies für die Messmaschine? Oder etwas weiter gefasst: Was bedeutet dies für die Messlösung in der Zukunft?

Viele Hersteller schätzen die Vorteile einer Messung in der Produktion. Der Materialfluss ist einfacher zu handhaben, das Ergebnis liegt viel schneller bei den Menschen vor, die sofort eingreifen können – den Werkern. Das vermindert den Ausschuss, da der Werker bereits Trends entgegenwirken kann bevor es zu spät ist.

Was unterscheidet Fertigung und Messraum?

Die Anforderungen der Produktion unterscheiden sich in wichtigen Aspekten vom Qualitätsbereich insbesondere der Bedienung, der Umgebung und der geforderten Zuverlässigkeit. Idealerweise führt der Werker die Messung in der Nähe der Fertigungsmaschine selbst durch. Eine einfache Bedienung und ein sofort verfügbares, einfach lesbares Ergebnis lässt Zeit für das Wesentliche, die Fertigung. Hier ist die Software gefragt mit intuitiven Bedienelementen und übersichtlichen Reports und Trendanalysen. Es gibt bereits heute Lösungen, die zwischen Programmierer und Bediener unterscheiden und eine Programmierung teilautomatisieren.

Go with the flow

Für kurze Wege steht die Messmaschine nahe an der Fertigungsmaschine und damit ist eine geringe Stellfläche (Footprint) Pflicht. Mit modernen Fertigungsmethoden und durch Designtechnologien wie Topologieoptimierung und FEM-Simulationen lassen sich die Maschinen extrem kompakt und leicht aufbauen und die Steuerung und Elektronik in die Maschine integrieren.

Eine moderne Fertigungsmessmaschine ist auf minimale Stellfläche (hier gerade einmal 2,3 m²) optimiert und ergonomisch für einfache Bedienung aufgebaut.

Oft sind es aber auch Kleinigkeiten wie ein geschickt integrierter Tasterwechsler für maximale Messfläche, die für den Bediener den Unterschied machen. Im Falle der Portalmaschinen kann zum Beispiel ein ebener Abschluss der Basisplatte zu allen Seiten hin entscheidend für eine einfache Beladung sein. Damit lässt sich die Maschine in einer beliebigen Orientierung in die bestehende Halle leicht integrieren.

Messtechnik im Takt der Fertigung

In der Fertigung entscheidet der Takt über die Geschwindigkeit, während bisher der Fokus auf der genauen und rückführbaren Messung lag. Wie geht man damit nun um, denn je genauer gemessen werden soll, desto mehr Zeit wird üblicherweise benötig. Glücklicherweise gibt es hochgenaue Messsysteme bei denen die Messung über die sehr schnelle Kopfbewegung abgebildet werden kann und optische Sensoren, die große Flächen mit ausreichender Genauigkeit extrem schnell erfassen.

Schematische Einteilung der Messsysteme nach Geschwindigkeit und Genauigkeit.

Und wenn dies immer noch nicht ausreicht, kann man einen schnellen Komparator verwenden oder die Messmaschinen in einem schnelleren Modus betreiben. Hier bleibt die Wiederholbarkeit erhalten und Trends lassen sich weiterhin beobachten. Die Messungen werden in Stichprobenmessungen gegen genaue Absolutmesswerte abgeglichen.

Die Zukunft – Life is what happens while you’re making plans

Auch die Produktion wandelt sich tiefgreifend. Schneller Serienwechsel und demographischer Wandel verändern die Rahmenbedingungen fundamental. Daher ist es wichtig eine zukunftsfähige Lösung zu finden:

• Flexibilität
  Nachrüstbarkeit für Sensorik und leichter Ortswechsel bietet bei einer neuen Serie Anpassungsfähigkeit
• Automatisierbarkeit:
  Vorkonfigurierte Automationslösungen des Herstellers oder Vorrüstungen machen die Maschine leicht erweiterbar
• Überwachungsmöglichkeiten
  Online-Überwachungstools sind bereits Standard und bieten die Grundlage für vorausschauende Wartung (Predictive Maintainance)

Zuverlässigkeit durch exzellenten und planbaren Service

Die schönste Maschine nützt nichts, wenn sie steht. Gerade in der Fertigung ist man es gewohnt mit hoher Verfügbarkeit zu planen und diese durch Serviceverträge zuverlässig und planbar abzubilden. Am Ende entscheidet das Gesamtpaket: Natürlich ist ein attraktiver Anschaffungspreis wichtig aber mindestens genauso wichtig sind vernünftige Betriebskosten (Cost-of-Ownership) und Verfügbarkeiten sobald die Maschine im Regelbetrieb ist.

Neben dem zuverlässigen Maschinenbau, weltweiter Verfügbarkeit der Teile, bieten die Hersteller bereits modulare Serviceprogramme  an, die viele Vorteile bieten:

• Aktuelle Software
• Garantierte Reaktionszeit
• Planbare Kosten
• Erweiterte Garantien

Gerade diese Aspekte begleiten den Anwender im alltäglichen Ablauf.

Robuster Maschinenbau

So vielfältig wie die Teile sind auch die Fertigungsumgebungen, denen wir bei Kunden begegnen.Im Maschinendesign achtet man bei werkstatttauglichen Maschinen auf einige neue Aspekte im Vergleich zum Messraum.

• Temperaturverhalten:
  Die Materialauswahl und Verbindung der einzelnen Komponenten ist essentiell für eine möglichst gleichmäßige Veränderung der Maschine. Die Restfehler werden dann in der Klimakammer in aufwendigen Messungen erfasst (siehe Abbildung) und können durch eine Kompensation beim Messen herausgerechnet werden.
• 24/7-Betrieb:
  Hier kommen möglichst erprobte und robuste Antriebs- und Führungssysteme zum Einsatz. Auch die Einbaulage kann entscheidend sein für die Schmutzresistenz wie zum Beispiel vertikale Montage der Messsysteme und geschützte Antriebsstangen (siehe Abbildung).
• Vibrationen:
  Die langjährige Erfahrung bei Kunden zeigt, auch Luftlager sind für die Fertigungsumgebung geeignet. In schwierigen Umgebungen kommen eine luftgefederte, aktive Dämpfung oder besonders robuste Linearführungen zum Einsatz.

Links: Eine Fertigungsmesslösung durchläuft ausgiebige Tests in Klimakammern und Vibrationsmessplätzen bis sie fit für die Werkstatt ist. Rechts: Auf kleine Details kommt es an, wie geschützte Maßstäbe und Antriebseinheiten. Auch die Einbaulage spielt eine Rolle.

Hier gibt es nicht die eine Lösung, daher bieten wir und auch andere Hersteller gleich ein ganzes Portfolio an Maschinen und Optionen.

Am Ende entscheidet das Paket

Natürlich ist ein hochwertiger Maschinenbau mit einer Sensorik zugeschnitten auf die jeweilige Anwendung eine Voraussetzung. Damit daraus eine runde Messlösung wird kommen wichtige Punkte hinzu:

• Ergonomie: Die Lösung ist effizient, wenn sie in den Materialfluss passt
• Bedienkonzept: Der Werker kann die Lösung zuverlässig bedienen
• Zukunftssicherheit: Die Maschine ist leicht an neue Abläufe anpassbar und mit moderner Sensorik erweiterbar
• Cost-Of-Ownership: Zuverlässiger und planbarer Service mit moderner Software erleichtern den Alltag

Stimmt das Paket, werden Sie Freude an Ihrer Messlösung haben.