Messtechnik 29.05.2009, 19:41 Uhr

Sensortechnik sichert Produkt- und Lebensqualität  

Mithilfe von Sensortechnik werden Qualitätssicherung in der Produktion und Tests unter Extrembedingungen immer effizienter. Obwohl auch Sensorhersteller zuletzt Umsatzeinbußen hinnehmen mussten, zeigt sich die Branche innovativ, wie aktuell auf der Messe Sensor+Test in Nürnberg deutlich wurde. VDI nachrichten, Düsseldorf, 29. 5. 09, ciu

Nach Hochrechnungen des Sensor-Fachverbandes AMA gibt es in Deutschland rund 800 Hersteller von industriellen Messsystemen. Einschließlich der Exklusivimporte beziffert der AMA-Schatzmeister Johannes W. Steinebach den Inlandsmarkt auf 24 Mrd. €. Etwa 70 % der Produkte gingen in den Export – 40 % davon direkt, der Rest über exportierte Maschinen und andere Produkte.

Obwohl der Umsatz in den letzten Monaten 2008 gegenüber dem Vorjahreszeitraum einbrach, erreichte die Branche laut Steinebach 2008 insgesamt noch ein Umsatzplus von 3 %. „Ein derart massiver Einbruch kann nicht ohne Auswirkung auf die Kapazitätsplanung bleiben, so waren im ersten Quartal 2009 etwa 14 % aller Mitarbeiter in der Sensorik von Kurzarbeit betroffen“, sagte Steinebach. Die dramatische Entwicklung bei den Auftragseingängen scheine sich aber nun auf niedrigem Niveau zu stabilisieren.

Auf der Messe Sensor und Test zeigte die Branche zahlreiche Neuigkeiten zur Erfassung mechanischer, geometrischer, thermischer, akustischer, zeitabhängiger und chemischer Größen. Dazu gehörten auch Lösungen für die Qualitätssicherung und Produktprüfungen. So präsentierte z. B. SynView aus Glashütten ein Messgerät für die zerstörungsfreie Materialprüfung, welches mittels Terahertz-Wellen insbesondere mehrschichtige Kunststoffverbundmaterialien effizient und mit hohem Kontrast analysiert. Im Gegensatz zur Verwendung von UV- oder Röntgenstrahlung tritt dabei keine chemische Veränderung auf.

Lösungen hinsichtlich der Lärmerkennung zeigte Akutech aus Göttingen. Neben der bereits bekannten akustischen Kamera zeigte das Unternehmen diesmal mit dem „si Trace“ ein hochauflösendes Mikrofon-Array zum Aufspüren unbekannter Schallquellen im Fernfeld. Mit einer neuen Methode gelingt es dem System laut Hersteller, echte 20-dB-Dynamik mit lediglich 24 Mikrofonen ohne Unschärfe zu erfassen.

Sensortechnik unterstützt in Klimakammern auch die Qualitätsprüfung von Solarmodulen, wie in Nürnberg sowohl die Vötsch Industrietechnik als auch die Weiss Umwelttechnik mit speziellen Prüfschränken belegte. Dort kann der Einfluss extremer Umwelteinflüsse quasi im Zeitraffer simuliert werden, damit Ausfälle in der Praxis vermieden werden können.

Gerade bei größeren Serien spielt die Geschwindigkeit der Messungen eine wichtige Rolle. „In einem Produktionsablauf von tausenden Motoren können nur wenige in der Qualitätssicherung überprüft werden, da die bisher eingesetzten Koordinaten-Messmaschinen zu zeitintensiv arbeiten“, stellte Prof. Eberhard Roos von der Fakultät für Maschinenbau der Fachhochschule Augsburg kürzlich exemplarisch fest. Die Messungen tasteten Punkte einzeln ab. So könne es bis zu mehreren Stunden dauern, um einen Zylinderkopf zu untersuchen.

Das auf der Messe Control in Stuttgart Anfang Mai vorgestellte Projekt „RoboMAP“ soll daher erhebliche Kosten- und Zeitersparnis bei der Qualitätssicherung von Verbrennungsmotoren erzielen. In dem vom BMBF geförderten Verbundprojekt arbeiten die FH Augsburg und die Universität Stuttgart sowie BMW, GF Messtechnik, ISIS Sentronics und Kuka derzeit an der effizienten Lösung. Dazu wird ein neuartiges, optisches Messverfahren an der FH Augsburg gerade intensiv erforscht. Hochpräzise Roboter führen optische Sensoren, die nicht nur einzelne Punkte, sondern ganze Flächen erfassen können.

„Mit dieser innovativen Technik sollen mehrere Bauteile in der Qualitätssicherung gleichzeitig auf verschiedene Merkmale hin überprüft werden. Das spart nicht nur Zeit und Kosten für den Hersteller, sondern führt auch zu weniger Reklamationen beim Kunden“, sagte Roos. Letztlich führe eine höhere Präzision auch dazu, den Wirkungsgrad der Motoren zu verbessern und damit den Verbrauch zu senken. 2010 soll das QS-System unter produktionsähnlichen Bedingungen in Betrieb gehen.

Im Rahmen des „Robosens“-Projekts arbeitet auch das Karlsruher Fraunhofer-Institut IITB an einem Konzept zur multisensoriellen Inline-Qualitätsüberwachung. Für die roboterbasierte Inspektion werden verschiedene prüfspezifische Übersichts- und Inspektionssensoren verwendet, die den Prüfablauf individueller gestalten können.

In einem ersten Schritt beobachtet dabei ein bildgebender Übersichtssensor zunächst die Prüfstation und wertet die Bewegungen in den aufgenommenen Bildfolgen aus. Durch den Abgleich, z. B. mit CAD-Daten, lässt sich dann die genaue Ausrichtung bestimmen und der Roboter auf den richtigen Weg für die Qualitätsüberwachung bringen. Der Prüfablaufplan wird dabei über Inspektionssensoren wie Kameras und Taster ausgeführt. Im dritten Schritt erfolgt auf der Grundlage intelligenter Bildverarbeitungsmethoden ein qualitativer Vergleich der beobachteten Ist-Topographie mit der als Modell abgelegten Soll-Topographie. Darüber hinaus kann eine quantitative Vermessung bestimmter Fertigungsparameter erfolgen. ACHIM SCHARF/CIU

Von Achim Scharf/Martin Ciupek

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