Die Menschen verlangen nach individuellen Produkten. Daraus erwachsen für produzierende Unternehmen Anforderungen wie kleinere Losgrößen oder hohe Variantenvielfalt. Die hierfür benötigte Flexibilität ist auch in der Qualitätssicherung gefordert. Die optische Montageprüfung auf Basis modellbasierter Technologiebausteine bietet hierfür einen möglichen Ansatz.

Bild: Fraunhofer IFF

Der Wunsch nach Individualisierung ist eine gesellschaftliche Entwicklung, die auch die industrielle Montage vor neue Herausforderungen stellt. Dieser Trend geht mit stetig sinkenden Losgrößen, kurzen Produktlebenszyklen und einer hohen Variantenvielfalt einher. Moderne Montageprozesse in der industriellen Fertigung müssen den damit verbundenen Aufgabenstellungen gerecht werden. Dies gilt ebenso für die Qualitätssicherung in der Montage. Hier ist eine hohe Flexibilität erforderlich, ohne erhöhte Aufwendungen in der Arbeitsvorbereitung zu verursachen beziehungsweise Qualitätseinbußen hinzunehmen. Flexibilität solcher Prüfsysteme kann durch einen modellbasierten Lösungsansatz erreicht werden. Dazu werden digitale Geometrie- und physikalische Funktionsmodelle aller interagierenden Komponenten und Funktionsmodule genutzt.

So kann ein Funktionsmodul zur Prüfung zum Beispiel die digitalen 3D-CAD-Modelle des zu prüfenden Bauteils und des Prüfkopfes selbst sowie ein physikalisches Funktionsmodell des Prüfkopfes nutzen, um die Prüfung zu simulieren. Auf dieser Grundlage sind dann Arbeitsschritte wie die Prüfplanung und die Bereitstellung von Soll-Zuständen vollautomatisch und damit effizient durchführbar, auch für eine Stückzahl von Eins. Klassische Prüfsysteme – basierend auf Golden-Sample- oder lernbasierten Ansätzen – sind hierfür meist nicht effizient einsetzbar. Durch die kontinuierliche Veränderung der Prüfaufgabe wäre ein stetiges manuelles Einlernen der zugrunde liegenden Sollvorgaben mit extrem hohem Aufwand verbunden.

Optische Montageprüfung

Die optische Montageprüfung umfasst die Überprüfung verschiedener Montagezustände eines einzelnen Bauteils in Bezug auf eine komplette Montagebaugruppe. Typische zu überprüfende Montagezustände sind Anwesenheit, Richtigkeit und Lage. Der Soll-Montagezustand wird durch ein 3D-CAD-Modell definiert, der Ist-Montagezustand mit optischer Sensorik erfasst. Dazu kommen dreidimensional messende Verfahren, wie die Stereo-Bildverarbeitung, das Lichtschnittverfahren oder die Streifenprojektion zum Einsatz. Die resultierende 3D-Punktwolke kann mit dem 3D-CAD-Modell verglichen werden und gibt Aufschluss über den jeweiligen Montagezustand. Da üblicherweise Kameras in diesen optischen Sensorsystemen zum Einsatz kommen, stehen ebenfalls orientierte Bildinformationen für einen Soll-Ist-Vergleich zur Verfügung. Die dazu erforderlichen Soll-Informationen werden auf der Grundlage von Modellinformationen über das Bauteil und über die Messfunktionalität des Prüfsystems durch die Berechnung synthetischer Prüfdaten berechnet.

Anwendung im Flugzeugbau

Passagierflugzeuge wie der Airbus A380 sind individuelle Einzelstücke. Darin unterscheiden sie sich kaum von anderen Investitionsgütern wie Sondermaschinen oder Anlagen. Jede Fluggesellschaft legt Wert auf eine individuelle Innenausstattung und lässt die Flugzeuge an ihre speziellen Bedürfnisse anpassen. Während die eine Airline möglichst viele Sitzreihen unterbringen möchte, setzt die andere auf Komfort und gestattet den Passagieren etwas mehr Beinfreiheit. Ebenso sieht es etwa mit Monitoren, Gepäckfächern und Lüftungsanlagen aus. All diese Wünsche führen zu einer individualisierten Produktion mit Tausenden Klein- und Kleinstelementen, die an den jeweiligen Großbauteilen stets aufs Neue positioniert und montiert werden müssen.

Das macht die Montage und anschließende Qualitätskontrolle schwierig. Die Werker entnehmen die Vorgaben dafür aus Papierunterlagen und gleichen manuell Stück für Stück ab. Bei einem Flugzeug wie dem A380 beispielsweise ist die Zahl der zu prüfenden Teile gigantisch. Bis zu 40.000 Niete halten jede der zwanzig Rumpfschalen eines Flugzeuges zusammen. Zusätzlich müssen bis zu 2.500 Anbauteile jeweils auf Richtigkeit und korrekte Lage überprüft werden. Die Fehlerkontrolle ist aufwendig, eine nachträgliche Korrektur mitunter extrem teuer.

Das könnte Sie auch interessieren:

News

KI-Strategie
Bundesregierung zieht Bilanz

Vor einem Jahr hat die Bundesregierung ihre Strategie Künstliche Intelligenz beschlossen. Das Ziel: Die weitere Entwicklung und Anwendung von Künstlicher Intelligenz ganzheitlich politisch zu gestalten. Nun zog man seitens der Regierung eine Zwischenbilanz.

‣ weiterlesen

Industrie 4.0 / IoT

IoT-Anwendungen für jedes Unternehmen
Digitale Prozesslücke an einem Tag geschlossen

Als ein Unternehmen bei einem Digitalprojekt auf eine Maschine stieß, die sich zwar technisch, aber nicht wirtschaftlich sinnvoll in das Zielsystem integrieren ließ, installierte es kurzerhand Kamera und Minirechner. Diese Lösung fotografiert nach Bedarf das HMI und verarbeitet das Bild zu den benötigten Systeminformationen.‣ weiterlesen

News

BIP
Deutsche Wirtschaft wächst leicht

Mit einem leichten Wachstum im dritten Quartal ist die deutsche Wirtschaft knapp einer Rezession entgangen. Wie das Statistische Bundesamt mitteilt, wuchs das Bruttoinlandsprodukt in diesem Zeitraum um 0,1 Prozent. ‣ weiterlesen

Industrie 4.0 / IoT

Europa zwischen den Weltmächten
China und die USA im Wettlauf um die mächtigsten KI-Anwendungen

In die Entwicklung von KI-Anwendungen fließen weltweit Multi-Milliarden-Dollar-Beträge. Ganz vorne dabei: Die großen Plattform-Betreiber aus den USA und China. In weiten Bereichen außen vor sind die Europäer. Im folgenden Beitrag geht es um Technologien, Trends und Player, welche die globale Wirtschaft in den kommenden Jahren nachhaltig prägen werden.‣ weiterlesen

Neues aus dem VDI

Neues aus dem VDI
VDI-Forum fokussierte auf digitale Produktion

Produzierende Unternehmen stellt die Digitalisierung vor einen grundlegenden Wandel. Kennzeichen hierfür ist die systematische Integration von Informations- und Kommunikationstechnologie sowie Automatisierungstechnik in industriellen Wertschöpfungsstrukturen.‣ weiterlesen

Märkte und Trends

Akquise
Proalpha übernimmt Tisoware

Der ERP-Anbieter Proalpha übernimmt Tisoware, ein Anbieter für Zeitwirtschaftssoftware. Gemeinsam wollen beide Unternehmen ihre Kunden noch besser bei der Digitalisierung unterstützen.‣ weiterlesen

Industrie 4.0 / IoT

Zerspanende Fertigung digital
Das vernetzte Werkzeugsystem

Wenn Werkzeuge ihre Halter- und Werkzeugrevolver-Daten zielgerichtet erheben und austauschen würden, ließen sich viele Mängel, etwa infolge von Schwingungen, vermeiden. Eine digitale Lösung rund um die Auswerteeinheit IQ Box des Werkzeugträgerspezialisten Sauter soll das und mehr möglich machen.‣ weiterlesen

Produktionsmanagement

IFS World Conference 2019 in Boston
ERP-System für Herausforderer

Wenn der weltweit agierende Softwarehersteller IFS sein größtes Kundentreffen der Welt organisiert, geht es um Strategien, neue Produkte und Releases. So zeigte der ERP-Anbieter mit schwedischen Wurzeln im Oktober in Boston die neue durchgängig gestaltete Benutzerführung, ein neues Schnittstellenpaket und ein gestärktes Portfolio für das Field Service Management - unter anderem durch die Akquisition des Konkurenten Astea. Skateboard-Legende Tony Hawk war auch dabei.‣ weiterlesen

Fertigungsnahe IT

Machine Learning in der Fertigungs-IT
Manufacturing Analytics und künstliche Intelligenz

Die Bandbreite an Analyseanwendungen reicht von klassischen Reports und Kennzahlen über Self Service Analytics bis hin zu künstlicher Intelligenz. Bei aller Vielfalt sollte der Zweck nicht aus dem Fokus geraten: transparenter und effizienter fertigen zu können. Zumal immer wieder neue Manufacturing-Analytics-Instrumente entwickelt werden.‣ weiterlesen

Märkte und Trends

Global Growth Index
Fertigungsindustrie wächst, aber langsamer

Trotz schwieriger Marktbedingungen befindet sich die Fertigungsindustrie weiter im Wachstum. Dies zeigt der Global Growth Index des Softwareanbieters Epicor. Demnach betrug das Wachstum im Vergleich zur Vorjahresbefragung ein Prozent.‣ weiterlesen

Industrie 4.0 / IoT

Analysewerkzeuge für die Big-Data-Welt
KI und maschinelles Lernen für die Produktion

Mit der Inititative 'Industrie 4.0' versuchen Wirtschaft, Politik und Wissenschaft seit 2012, die hiesigen industriellen Wertschöpfungsnetzwerke wettbewerbs- und zukunftsfähig zu erhalten. KI und Machine Learning spielen dabei eine immer wichtigere Rolle.‣ weiterlesen