Qualitätsprüfung

Die komplexe Dynamik von Blocklagern stellt die manuelle Bestandserfassung vor große Herausforderungen. Häufiges Umlagern von Paletten, Kisten oder Gitterboxen ohne feste Stellplätze führt zu einem zeitaufwändigen und fehleranfälligen Prozess, bei dem Waren oft gesucht werden müssen und Schäden durch unsachgemäße Lagerung auftreten können. Der Einsatz von (teil-)autonomen Fahrzeugen bietet eine vielversprechende Lösung, um eine automatisierte Bestandserfassung zu ermöglichen – insbesondere wenn sie mit einer optischen Erfassung der Waren ausgestattet sind.

Backwaren werden weltweit von allen Altersgruppen geschätzt, doch das Bäckerhandwerk profitiert bisher kaum von der Digitalisierung. Viele Prozesse sind manuell, Maschinen erfassen keine Prozessdaten automatisch. Vorgestellt wird eine IoT-Lösung „Bäckerei 4.0“ mit IoT-Device, Edge-Gateway und simulationsbasierter Software zur Prozessoptimierung.

Zunehmend werden kundenseitig leistungsfähigere elektronische Bauteile gefordert. Einhergehend mit steigenden Kundenanforderungen sowie einer Globalisierung der Märkte sind Unternehmen gezwungen kontinuierlich eine hohe Qualität zu gewährleisten. Daraus folgt eine hohe Anzahl an Prüftoren mit engen Toleranzgrenzen. Diese, als Prüfschärfe bezeichneten, Grenzen führen zu einer hohen Anzahl an Pseudofehlern. Mittels doppelter Prüfungen durch Prozessexperten können derartige Fehler reduziert werden. Jedoch führt dieses Vorgehen besonders in der Elektronikfertigung zu hohen Kosten. Autonom agierende Prüfsysteme ermöglichen hingegen die Begegnung dieser Herausforderung. Zur Entwicklung derartiger Systeme wurde im Beitrag Maschinelles Lernen in den Lotpasteninspektionsprozess integriert.

Sichtprüfungen von Produktoberflächen werden überwiegend von Mitarbeitern ausgeführt, wobei Automatisierungsansätze mit Kamera- und Bildverarbeitungssystemen großes Potenzial zeigen. Auch Cobots werden in Qualitätssicherungsprozesse einbezogen. Im Folgenden werden die Integrationsmöglichkeiten von Cobots in die Sichtprüfung diskutiert und ein Entscheidungsmodell dargestellt, mit dem Sichtprüfungsprozesse auf ihre Cobot-Tauglichkeit überprüft werden können. Das Entscheidungsmodell ist für die direkte Integration in bereits existierende Cobot-Eignungsuntersuchungsverfahren konzipiert und dient als erste strategische Entscheidungshilfe.

Optische Messsysteme sind eine populäre Wahl für die Qualitätsprüfung, da sie nicht nur kontaktfrei funktionieren, sondern auch präzise und vergleichsweise schnell sind. Vor allem in Fällen, in denen eine 100 %-Qualitätsprüfung angestrebt wird, ist eine geringe Mess- und Auswertezeit von essentieller Bedeutung. Bei hohen Taktzahlen von mehreren Teilen pro Sekunde, wie bspw. beim Mikrokaltumformen, wird die Auswertung dabei von Algorithmen übernommen. Um eine schnelle und präzise Defekterkennung zu ermöglichen, werden solche Algorithmen üblicherweise auf die Erkennung einer beschränkten Anzahl vordefinierter Defektklassen zugeschnitten. Der Nachteil gegenüber der manuellen Prüfung ist dabei jedoch, dass unbekannte bzw. unerwartet auftretende Defektarten eventuell nicht erkannt werden. Bei neu entwickelten Verfahren und/oder einer hohen Anzahl von Einflussfaktoren ist es daher wichtig, dass die Auswertealgorithmen solche Anomalien zuverlässig und schnell erkennen.

Durch den kontinuierlichen Trend zur Miniaturisierung eröffnen sich sowohl für die Industrie als auch für die Forschung neue Herausforderungen bei der Qualitätsprüfung. Um Produkte, Werkzeuge und Materialien im Mikrobereich herzustellen, müssen Technologien aus der Makro- auf die Mikroebene herunterskaliert werden. Dabei kommt es zu unvorhergesehenem Prozess- und Werkstückverhalten, sogenannten Größeneffekten. Das betrifft unter anderem die zuverlässige Durchführung von Qualitätsprüfungen, da mikroskopische Lösungen für Toleranzbereiche von bis zu einem Mikrometer benötigt werden. Mit der vergrößerten Darstellung kommt es zu einer starken Verringerung der Tiefenschärfe sowie einer Verkleinerung der messbaren Fläche. Dadurch ergeben sich erhöhte Anforderungen an die exakte Positionierung der Bauteile sowie teilweise die Notwendigkeit zur Durchführung von mehreren Messungen mit unterschiedlichen Fokusebenen, um insbesondere bei Kavitäten eine durchgehende Prüfung ...

roduktminiaturisierung eröffnen sich für die mechanische Mikrofertigung eine Reihe neuer Einsatzbereiche und Marktchancen. Mit Bauteildimensionen unter einem Millimeter und Fertigungstoleranzen im Mikrometerbereich treten im Herstellungsprozess sogenannte „Größeneffekte“ auf, die eine einfache Prozessskalierung bekannter Verfahren aus dem Makrobereich verhindern und zu einem erhöhten Auftreten an Qualitätsabweichungen führen. Im Ergebnis wird die Prozessfähigkeit nach DIN ISO 21747 beeinträchtigt und somit auch die Anwendbarkeit der statistische Prozesslenkung (SPC) erschwert. In diesem Beitrag werden am Beispiel der Mikrokaltumformung die Wechselwirkungen zwischen technischen und logistischen Qualitätszielen im Sinne der logistischen Qualitätslenkung untersucht, wobei Methoden der statistischen Prozesslenkung und Fuzzy-Regelung zum Einsatz kommen.

Der Sonderforschungsbereich 747 „Mikrokaltumformen“ an der Universität Bremen [1] beschäftigt sich mit der kompletten Fertigungskette von Mikro-Umformbauteilen, wie beispielweise Federn in Mobilfunkgeräten. Mikrobauteile zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine Größe unterhalb eines Millimeters haben. Damit liegen diese Bauteile für die Qualitätsprüfung in einem Bereich unterhalb der taktilen Maß- und Form-Messtechnik und oberhalb der Oberflächenmesstechnik. Neben diesen sowohl fertigungstechnischen, als auch messtechnischen Schwierigkeiten ist eine umfassende Prüfung durch die hohe Stückzahl bisher nur eingeschränkt möglich. Daher besteht der Bedarf für eine schnelle Messtechnik, angepasste Auswertemethoden und eine Qualitätslenkung, um einen wirtschaftlichen Prozesses sicherzustellen.