Sicher und leicht

Derzeit betreibt das spanische Unternehmen Gestamp weltweit 75 Hot-Stamping-Linien. Mehrere stehen allein in Louny, Tschechien. Hier fertigt Gestamp verschiedene Body-in-white-Teile für zahlreiche OEMs. Die Qualität der Bauteile lässt sich schnell und in direkter Produktionsnähe mit der Zeiss AI-Box prüfen.

03. Mai 2019
Sicher und leicht
Die auf 950 Grad erhitzten Teile kommen in eine Presse, in der die Teile ihre Form erhalten. (© Zeiss)

An jeder Hot-Stamping-Linie hebt ein Roboter die umzuformenden Platinen aus einer Palette und legt sie im Sekundentakt sanft auf eine Rollenbahn, die die Platinen in einen Durchlaufofen führt. Hier werden sie auf 900 Grad Celsius erhitzt. Ein Roboter nimmt die rot glühenden Bleche auf und legt sie in eine Presse, die das Material bei etwa 750 Grad umformt. Das Metall der Presse wird idealerweise auf eine Temperatur unter 270 Grad gekühlt. Das führt dazu, dass sich im Stahl die für die hohen Härtewerte ursächliche martensitische Gefügestruktur ausbildet.

Beim sogenannten Tailored Tempering werden Bleche unterschiedlicher Dicke und sogar aus verschiedenen Materialien in einem Arbeitsgang zu einem komplexen Teil umgeformt. So können auch innerhalb eines Bauteils verschiedene Anforderungen an Festigkeiten, also hochfeste Bereiche und Knautschzonen, umgesetzt werden.

Zudem lassen sich mit dem Hot Stamping in einem Arbeitsgang Bauteile formen, die sonst aus mehreren Teilen zusammengefügt werden müssten. Dies beschleunigt den Fertigungs- und Montageprozess spürbar.

Neben den vielen Vorteilen des Hot Stampings gibt es jedoch eine Herausforderung, die sich auf die Stabilität des Fertigungsprozesses auswirken kann: Die Werkzeugbelastung bei der Warmumformung ist deutlich höher als bei der Kaltumformung, weshalb viel häufiger neue Formen angefertigt und eingesetzt werden müssen.

Herausforderung: Qualität und Prozesse überwachen

Um die zunehmenden Qualitätsvorgaben der OEMs zu erfüllen und dabei noch stärker als bisher die Fertigungsprozesse überwachen zu können, suchte Gestamp nach einem neuen Ansatz in der Qualitätssicherung. »Während der letzten Jahre bemerkten wir, dass wir mehr Teile messen müssen, um allen Aufgaben gerecht zu werden«, so Michal Pelc, Vision-Experte bei Gestamp in Louny.

Das Ziel, 33.500 Teile im Jahr zu prüfen, ließ sich, da waren sich alle Entscheider einig, allein mit dem Einsatz des vorhandenen Koordinatenmessgerätes nicht realisieren. Zudem wollte Gestamp Entscheidungen durch Big-Data-Analysen absichern, was bedeutete, dass »wir mehr Qualitätsdaten gewinnen, speichern und auswerten müssen«, so Ignacio Fernández Landa, Senior Ingenieur für Prozessleitsysteme und Qualität bei Gestamp.

Es galt ein System zu finden, mit dem die Teile schneller und trotzdem hochpräzise gemessen werden können. Das Unternehmen entschied sich nach einem Vergleich von Wettbewerbsangeboten für das gesamte Zeiss-Paket: Eine Zeiss AI-Box mit dem optischen Sensor Zeiss Comet Automated, die Datenmanagementsoftware Zeiss Pi-Web, das Zeiss-Messaufnahmesystem mit der Zuführungslösung sowie eine mehrwöchige Unterstützung vor Ort beim Anlauf des Systems.

Eine Zeiss-Box für hochgenaue Messergebnisse

Geprüft werden seit Anfang 2017 mit der Zeiss AIBox in Louny bis zu 500 Merkmale eines Bauteils innerhalb von 10 bis 15 Minuten. Der eingesetzte Sensor Zeiss Comet Automated arbeitet mit einer innovativen LED-Beleuchtung und liefert die notwendigen, hochgenauen Messergebnisse. So kann Gestamp auch sichern, dass die bei einigen Teilen vorgegebene Toleranz von ± 0,3 Millimetern eingehalten wird.

Gemessen werden in der Zeiss AI-Box jene Teile, die nach der Warmumformung via Laser bearbeitet und auch jene, die geschweißt oder bereits zu Systemen zusammengebaut wurden. Die konkrete Stichprobengröße pro Losgröße wird nach den Anforderungen der OEMs und aufgrund eigener Ziele festgelegt.

Ziel ist es, jährlich 33.500 Teile mit der Zeiss-Lösung zu messen. »Ohne das Zeiss-System hätten wir mit mindestens drei taktilen Messgeräten arbeiten müssen, um die gleichen Aufgaben zu erledigen«, schätzt Pelc. Obwohl das System erst wenige Monate im Einsatz ist, schließt sich auch Fernández Landa dem positiven Fazit des Tschechen an: »Wir sind glücklich mit der Lösung, alle unsere Erwartungen wurden erfüllt.«

Daten für die Prozesssteuerung

Neben der hohen Präzision fiel positiv ins Gewicht, dass eine Lösung entwickelt wurde, die die Bestückung der Zeiss AI-Box deutlich beschleunigt und dabei sehr platzsparend ist. Eingesetzt werden die Zeiss Fixture Systems, die es dem Kunden aufgrund ihres modularen Aufbaus erlauben, sämtliche Aufspannvorrichtungen für die einzelnen Teile in einem etwa fünf Meter hohen Schranklager aufzubewahren.

»Ohne das beschriebene Bestückungssystem hätte Gestamp den Aufbaubereich stark erweitern müssen«, erklärt Fernández Landa. Neben der Präzision und dem effizienten Bestückungsprozess generiert Gestamp mit dem Sensor jetzt auch eine Menge an Daten, die das Unternehmen mit Zeiss Pi-Web statistisch verarbeitet. »So erkennen wir jetzt beispielsweise früher, wann unsere Presswerkzeuge ausgewechselt werden müssen«, freut sich Fernández Landa.

Das Zeiss-Gesamtpaket aus Messgerät, Software, Aufspannvorrichtungen, Beladesystem, Programmierung und Engineering-Dienstleistung überzeugt auch das Gestamp-Management in Spanien. Auf der Agenda steht jetzt die Implementierung der Zeiss-Lösung – so wie sie in Louny eingesetzt wird – in einer neuen Fabrik in West Midlands, UK.

Infobox

Zahlen & Fakten

Zeiss industrielle Messtechnik ist eine Tochtergesellschaft der Carl Zeiss AG mit Hauptsitz in Oberkochen. Weitere deutsche Standorte befinden sich in Jena, Aalen, Dresden, Berlin, Göttingen, München, Bochingen, Rossdorf und Wetzlar. Des Weiteren hat Zeiss Niederlassungen in den USA, der Schweiz, Ungarn, Mexiko, Weißrussland, Großbritannien, Frankreich, Israel, Indien und China.

Erschienen in Ausgabe: 03/2019
Seite: 18 bis 19