Leichtbau-Automation

Fokus/Messen und Prüfen

Der Bedarf an Leichtbau-Materialien steigt rasant. Großserientaugliche Fertigungsverfahren mit adäquater Inline-Messtechnik stecken jedoch noch in den Kinderschuhen. Ein Forschungsprojekt soll diesen Zustand nun ändern.

07. Mai 2014

Bis zum Frühjahr 2016 wird im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung initiierten Projekts ›Prozessorientierte Erforschung photonischer Werkzeuge zum Kleben von Multi-Material-Leichtbaustrukturen im Automobil‹ ein Prozess für die automobile Großserienanwendung aufgesetzt, der zum einen die optimale Klebetechnik für die laserbehandelte Werkstoffpaarung Metall-FVK definiert, und zum anderen die passende Inline-Messtechnik in den Produktionsprozess integriert.

Projektpartner für den messtechnischen Bereich ist die Aimess Services GmbH aus Burg bei Magdeburg mit ihrem patentierten 3-D-Infrarot-Scanner R3D-Scan, der alle Voraussetzungen für den automatisierten Einsatz in der Fertigungslinie mitbringt: Das neuartige Streifenprojektionssystem erfasst Leichtbaumaterialien wie CFK, GFK und FVK ohne Oberflächenbehandlung des Messobjekts, so dass Messungen im Fertigungstakt möglich sind. Damit unterscheidet sich das System grundlegend von den üblicherweise zur 3-D-Oberflächendaten-Erfassung eingesetzten Weißlicht-Scannern.

Oberflächenbeschaffenheit ohne Bedeutung

Im Gegensatz zu konventionellen Streifenprojektionssystemen analysiert der 3-D-Scanner von Aimess nicht die Reflexion, sondern die vom Messobjekt absorbierte Energie, die in Wärme umgewandelt wird. Diese weist das System mithilfe eines Infrarotdetektors nach.

Da die Oberflächenbeschaffenheit für das von Aimess patentierte Verfahren keine Rolle spielt, lässt sich mit dem Infrarot-Scanner ein präziser Scan transparenter, dunkler oder reflektierender Oberflächen erstellen. Somit ist der R3D-Scan in der Lage, bei der Messwerterfassung die transparente Matrix des laserbehandelten Metall-FVK von dessen Faser zu trennen, um so qualitätsrelevante Oberflächenparameter des laserbehandelten Leichtbau-Werkstoffs zu ermitteln. Anhand dieser Daten lässt sich der Klebeerfolg sicher vorhersagen.

Erstmalig wurde ein Prototyp des R3D-Scan auf der Control 2013 vorgestellt. Auf der Control 2014 präsentierte Aimess ein optimiertes System, das den Prototypen funktional und optisch übertrifft: Das Gehäusevolumen konnte um 40 Prozent reduziert werden.

Noch mehr Leistung in einem kompakteren Gehäuse

Diese Einsparung von Material und Volumen führt zu einem optimierten Strahlengang während der Messung. Gleichzeitig erleichtert das kompaktere Design das Handling. Darüber hinaus hat das Entwicklungsteam von Aimess ein neues Kühlkonzept erarbeitet, so dass der R3D-Scan auch bei Raumtemperaturen über 30 Grad betrieben werden kann.

In automatischen Fertigungsprozess integriert

»Mit dem R3D-Scan, in dem mehr als 30.000 Stunden Entwicklungsarbeit stecken, reagieren wir frühzeitig auf den Technologiewandel im Automobilbau«, so Dr. Ernst Wiedenmann, Direktor Forschung & Entwicklung bei Aimess. »Die Messtechnik der Zukunft muss intelligent mitdenken und in Vernetzung mit anderen Produktionsmitteln einen automatisierten Fertigungsprozess gewährleisten. Gleichzeitig gilt es, die messtechnische Erfassung von Leichtbau-Materialien inline-fähig zu machen. Es ist wichtig, heute schon hochgenaue und effiziente Prüfverfahren bereitzustellen, die den Herausforderungen von morgen gewachsen sind.«

Erschienen in Ausgabe: 03/2014