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„Ein Messgerät wie DuraMax entspricht ganz unseren Wünschen“, sagt Matthias Kurth, zuständig für die Werkzeug- und Messtechnikplanung im Motorenwerk Chemnitz der Volkswagen Sachsen GmbH. Denn kein Koordinatenmessgerät war bisher klein und robust genug, um die Messaufgaben direkt neben der Bearbeitungsmaschine durchzuführen. Die Bediener prüften Maße und Formen der Bauteile deshalb mit klassischen Kontrollvorrichtungen und anderen händischen Lehren und Messmitteln. Folge: Die Messinstrumente waren starr und unflexibel. Bei jeder neuen Produktgeneration und -variante mussten sie aufwendig angepasst oder ausgetauscht werden. „Wir leben in einer dynamischen Zeit“, verdeutlich Kurth. „Bedingt durch die Entwicklung des Marktes, gesetzliche Änderungen und Produktinnovationen kann es passieren, dass wir unsere Motorenproduktion im Drei-Jahres-Zyklus komplett umstellen.“ Längst lassen sich die Fertigungsanlagen von Volkswagen flexibel auf neue Motorentechnologien 22 Innovation Spezial Messtechnik 14, 2011 umrüsten, die die steigenden Umweltauflagen in immer kürzeren Abständen erforderlich machen. Dies verlangte allmählich auch ein Umdenken in Bezug auf die Messkonzepte. Prozessbegleitende Qualitätssicherung Prozess- und Produktqualität gehören zu den wichtigsten Unternehmenszielen des Volkswagen Konzerns. Dies setzt natürlich auch entsprechende Konzepte zur Qualitätssicherung voraus. Um sicherzustellen, dass vom Zylinderkopf bis zur Kurbelwelle jedes Motorenbauteil den Qualitätsanforderungen entspricht, setzt das Werk Chemnitz auf ein dreigestuftes Messkonzept: „Eine begrenzte Zahl von besonders produktrelevanten Merkmalen mit gleichzeitig hohen maßlichen Anforderungen überprüft die Bearbeitungsmaschine mit entsprechender Prozessmesstechnik selbst“, erläutert Kurth. Qualitätskriterien mit sehr hohen Ansprüchen an die Präzision von Form, Lage und Oberfläche kontrollieren die Messtechniker maximal einmal pro Tag mit Messgeräten im Messraum. Weiterhin gibt es eine ganze Reihe, vor allem prozessrelevanter Merkmale, die mehrmals täglich sehr präzise gemessen werden müssen. Diese Maße überprüfen die Anlagenbediener deshalb prozessbegleitend an Messplätzen direkt in der Fertigungsumgebung. Alle ein bis vier Stunden entnehmen sie Stichproben und kontrollieren, ob die Spezifikationen eingehalten werden. Diese Messungen von Hand hatten es bislang in sich. Je nach Werkstück musste der Anlagenbediener im Schnitt bis zu vier unterschiedliche Kontrollvorrichtungen pro Messplatz bedienen. In jede einzelne davon legte er das Werkstück ein, er stellte die Messuhren entsprechend ein und erfasste die Maße händisch oder per Computer. Viel hing dabei von der Sorgfalt, Erfahrung und Geschicklichkeit des Bedieners und dessen korrekter Handhabung der Prüfmittel ab. „Der Mitarbeiter war Bestandteil der Messergebnisses“, beschreibt Kurth. Änderten sich die Messaufgaben, das Messspektrum oder die Bauteile, musste das Motorenwerk in neue Prüfeinrichtungen investieren.
Nur ein flexibles Prüfmittel Heute übernehmen flexibel programmierbare 3D-Koordinatenmessgeräte des Typs DuraMax von Carl Zeiss die Stichprobenmessungen in der Fertigungsumgebung direkt neben der Bearbeitungsmaschine. Das Motorenwerk Chemnitz unterstützt damit die Produktion aller Kernbauteile des Motors. Der größte Vor- teil: Anstelle von mehreren verschiedenen Kontrollvorrichtungen ist nur noch ein Messgerät notwendig, welches in wenigen Schritten an ein neues Bauteil oder an die Messaufgaben einer neuen Motorengeneration angepasst werden kann. So ersetzt beispielswiese ein DuraMax an einem Messplatz sechs Messvorrichtungen, zwei Messrechner sowie zwei Lehren für die Überprüfung von Bohrungen. Dadurch spart sich das Motorenwerk Chemnitz Investitionskosten in großem Maße. Auch die Folgekosten für Wartung und Kalibrierung fallen heute deutlich geringer aus. Darüber hinaus sind die Ergebnisse umfassender, zuverlässiger und per Software schnell auszuwerten. Ist die Lagergasse so gefertigt, dass später die Kurbelwelle in das Zylinderkurbelgehäuse passt? Stimmt die axiale Lage der Bauteile zueinander? Entsprechen die Maße den Vorgaben, damit sich die Lagerdeckel verschrauben lassen? All diese Fragen beantwortet DuraMax schnell und zuverlässig. Während das Gerät arbeitet, kann der Mitarbeiter anderen Aufgaben nachgehen. Anschließend zieht er aus Messprotokoll und Kurzzeitstatistik seine Schlüsse: Liegen die Werte außerhalb der Toleranz und muss die Produktion gestoppt und optimiert werden? Oder verläuft alles nach Plan und das Werkstück kann zurück in den Prozess? Direkt vor Ort In drei bis 15 Minuten misst DuraMax alle relevanten Merkmale. Von Hand würde eine solche Aufgabe mindestens solange dauern, den Mitarbeiter aber komplett Von Anwendern für Anwender Flexibel bis an die Maschine binden. Sie würde zahlreiche Kontrollvorrichtungen in Anspruch nehmen und nur einen Bruchteil der Messwerte und häufig eine geringere Genauigkeit liefern. Viel Zeit spart das Koordinatenmessgerät dann ein, wenn Sondermessungen erforderlich sind. Werkzeugwechsel und lange Maschinenstillstände erfordern oft zusätzliche Daten, die die Kontrollvorrichtungen früher nicht liefern konnten. Der Mitarbeiter musste sein Werkstück dann in den Messraum bringen. Bis sein Bauteil dort an die Reihe kam, stand die Bearbeitungsmaschine still. Mit einem Anstelle von mehreren verschiedenen Kontrollvorrichtungen (rechts im Bild) ist jetzt nur noch ein Messgerät (links) notwendig Koordinatenmessgerät vor Ort fällt der Weg in den Messraum in solchen Fällen weg. Zudem sind die Messergebnisse in der Fertigungslinie nun in Bezug auf Umfang, Präzision und Auswertbarkeit mit denen aus dem Messraum vergleichbar – mehr als ein willkommener Nebeneffekt für Volkswagen Sachsen. Das Motorenwerk Chemnitz setzt schon seit 1987 in den Messräumen auf Koordinatenmesstechnik von Carl Zeiss IMT. Erst die kleine Baugröße und Robustheit von DuraMax ermöglichte es aber, diese Technologie direkt an die Messplätze Innovation Spezial Messtechnik 14, 2011 23
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