Über 40 Jahre Erfahrung in hochpräzisen Positionierlasern, Laserprojektoren und Machine-Vision-Lösungen für industrielle Anwendungen.
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Automobil
Laserprojektoren
Mit diesem Slogan bewirbt Audi die Sportwagen seine R8-Serie. In der Karosseriefertigung dieser in der Grundausführung 610 PS starken Boliden unterstützt ein Laserprojektionssystem des Freiburger Herstellers Z-Laser die Mitarbeiter bei der manuellen Überprüfung der rund 1500 Schweißnähte pro Karosserie.
In der Manufaktur „Audi Böllinger Höfe“ fertigt die Audi Sport GmbH den Supersportwagen R8 nahezu vollständig in Handarbeit. Dabei müssen rund 1500 Schweißnähte pro Karosserie aus Aluminium zuverlässig überprüft werden – jede einzelne mit absoluter Präzision, da bereits eine fehlerhafte Naht die Karosserie unverkäuflich macht. Die größte Herausforderung bestand darin, ein Prüfverfahren zu finden, das Aluminium-Schweißnähte auf Aluminium-Hintergrund sicher erkennt und dabei eine 100%-Kontrolle innerhalb der Taktzeit ermöglicht. Herkömmliche optische Systeme, Bildverarbeitung, CT oder MRT erwiesen sich als unzureichend, zudem waren Platz- und Integrationsbedingungen in der bestehenden Fertigung stark begrenzt.
Die Lösung bot ein laserprojektionsgestütztes Prüfsystem von Z-LASER. Sechs Laserprojektoren projizieren die Sollpositionen der Schweißnähte direkt auf die reale Karosserie und ermöglichen es den Mitarbeitenden, diese mit den Ist-Positionen zu vergleichen. Gesteuert wird das System über eine intuitive Software, mit der der Prüfer die einzelnen Schweißnähte wie in einer Präsentation Schritt für Schritt aufrufen kann. So lässt sich jede Naht standardisiert, reproduzierbar und fehlerfrei kontrollieren, ohne den Produktionsfluss zu verlangsamen. Das System konnte platzsparend in bestehende Anlagen integriert, innerhalb weniger Monate in Betrieb genommen und flexibel an neue Modelle angepasst werden – wodurch Audi die Effizienz und Qualität der Schweißnahtprüfung signifikant steigern konnte.
Das findet man in der Manufaktur „Audi Böllinger Höfe“ der Audi Sport GmbH. Hier entsteht nahezu in Handarbeit der Supersportwagen Audi R8. Auch der Karosseriebau ist dabei ein ganz spezieller Manufakturbetrieb. Die R8-Manufaktur ist auf kleine Serien und große Vielfalt ausgelegt: „Unsere hochqualifizierten Kollegen bauen die Autos mit größter handwerklicher Sorgfalt. Sie erfüllen dabei höchste Qualitätsansprüche“, sagt Felix Knoll, Fachprojektleiter Karosseriebau der Audi Sport GmbH.
Im ersten Schritt schweißen Spezialisten den Vorderwagen, den Mittelboden und den Hinterwagen aus Aluminium-Gussteilen und -Strangpressprofilen zusammen, danach verbinden sie die drei Module zum Unterbau. Roboter übernehmen die kalten Verbindungen.
Auch die anschließende Qualitätskontrolle der rund 1500 Schweißnähte pro R8-Karosserie erfolgt durch Mitarbeiter. Dass auch bei dieser Vorgehensweise eine 100%-Kontrolle jeder einzelnen Schweißnaht mit absolut sicherer Erkennung fehlerhafter Verbindungen erfolgen muss, war dabei nach Knolls Aussage unabdingbar: „Eine Karosserie mit nur einer einzigen unsauberen Schweißnaht entspricht schon nicht mehr unseren hohen Audi-Qualitätsansprüchen und ist damit unverkäuflich.“
Um die Frage zu beantworten, wie man 100% aller Schweißnähte an jeder Karosserie überprüft, hatte sich konzernübergreifend ein Kollege Knolls mit der Technologiebewertung und -suche beschäftigt und dafür verschiedene Technologien untersucht. Das Problem war dabei eindeutig: Wie überprüft man eine Aluminium-Schweißnaht auf einem Aluminium-Hintergrund? „Optische Verfahren wie Bildverarbeitungssysteme, die das Ganze mit einem vorgegebenen Bild abgleichen, waren für diese Aufgabenstellung bisher nach unseren Erfahrungen nicht zielführend“, so Knoll. „Auch andere Technologien wie Computertomographie, MRT oder Augmented Reality waren mögliche Kandidaten, stellten sich am Ende jedoch ebenfalls als nicht geeignet heraus. Am Ende haben wir uns in Anbetracht der vielen Kriterien, die erfüllt werden müssen, für ein Laserprojektionssystem der Firma Z-Laser Optoelektronik GmbH entschieden.“
Den Ablauf der Prüfung beschreibt der Audi-Ingenieur so: „Wir bilden unseren 3D-Datensatz der Karosserie im System ab, und das Z-Lasersystem projiziert diesen Datensatz über insgesamt sechs Laserprojektoren des Typs LP-HFD2 aus unterschiedlichen Richtungen auf die reale Karosserie. Die zu überprüfenden Karosserien werden dafür zunächst über die vorgesehene Fördertechnik auf Referenzpunkte abgesetzt. Der Mitarbeiter wählt dann die richtige Position und das aktuelle Modell an und kann danach über eine Fernbedienung des Lasersystems ähnlich wie bei einer Powerpoint-Präsentation durch die einzelnen Schritte der Überprüfung klicken. Je nach Lage der Schweißnaht projiziert dann ein geeigneter Laserprojektor grüne Laserlinien auf die Karosserie und zeigt dem Mitarbeiter so die Sollposition mit Anfangs- und Endpunkt der Schweißnähte an. Auf dieser Basis kann er die Projektion und die reale Schweißnaht vergleichen und sehr einfach erkennen, ob die einzelne Schweißnaht vorhanden ist und ob die vorgegebene Länge korrekt ist. Die Güte der Schweißnaht muss der Mitarbeiter allerdings selbst beurteilen.“ Eine grüne Laserquelle wurde dabei gewählt, um einen maximalen Helligkeitseindruck beim Betrachter zu erzeugen.
Im Produktionsablauf sind drei Mitarbeiter für die visuelle Prüfung verantwortlich. Einer überprüft mittels des Projektionssystems von Z-Laser die Schweißnähte. Die anderen beiden des sogenannten Qualitäts-Regel-Kreises (QRK) kontrollieren sie visuell in unterschiedlichen Fertigungsstufen, so dass jeder Umfang im 4-Augen-Prinzip abgedeckt ist. Für diese Aufgaben müssen die Mitarbeiter laut Knoll sehr erfahren sein und nicht nur alle Fertigungsumfänge, sondern auch deren Verortung kennen, um bei Bedarf fehlerhafte Prozesse erkennen und diese korrigieren zu können.
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