Die Erstmusterprüfung bestimmt damit den Produktionsbeginn und ist das Maß für die Qualität der in großen Mengen produzierten Teile. Sie ist deshalb, unmittelbar vor Beginn der Massenproduktion und der Markteinführung des neuen Produkts, sowohl für den Zulieferer als auch für seinen Kunden ein kritischer Prozess.

Die traditionelle Methode zur Qualitätsprüfung in der Vorserienfertigung besteht darin, die Teile mit Hilfe von Koordinatenmessmaschinen (CMM) zu vermessen. Um ein Bauteil in eine CMM einzuspannen, sind teilespezifische Halterungen notwendig, die entwickelt und gebaut werden müssen. Dann muss eine Vielzahl von Messpunkten definiert und gemessen werden. Daher sind normalerweise 1 bis 2 Tage nötig, um die Messung durchzuführen. Anschließend wird ein Bericht erstellt, der alle gemessenen Daten, Bilder und Tabellen enthält (meistens 10 bis 20 Seiten). Dieser Bericht geht zusammen mit einigen Bauteilen zur Abnahme an den Kunden. Der Kunde wiederum benötigt einige Tage, um den Bericht zu lesen und zu entscheiden, ob Änderungen erforderlich sind. Falls das geprüfte Teil abgenommen wird, kann die Serienfertigung beginnen.

Falls aber Modifikationen erforderlich sind, beginnt der gesamte Prozess von vorn: Werkzeuge werden geändert, Erstmusterteile gefertigt, Messpunkte erfasst und der Messbericht erstellt. Im Allgemeinen dauert es 2 bis 3 Wochen, bis die Erstmusterteile abgenommen sind und das Okay für die Serienproduktion gegeben wird.

Aufgrund der benötigten Zeit, der begrenzten Information (nur Messpunkte, keine Flächeninformation) und dem nicht einfach zu lesenden Messbericht, wenden Handy-Hersteller nun eine effizientere und sicherere Methode an, Erstmusterteile zu prüfen und die Durchlaufzeiten zu verringern.

Aus dieser farbigen Anzeige (Farbplot) ist die allgemeine Abweichung des gescannten Teils klar erkennbar und einfach zu verstehen. Schnitte können erzeugt, Inspektionspunkte definiert und kritische Maße gemessen und angezeigt werden. Außerdem kann die Ausrichtung der gescannten Daten auf die CAD-Daten einfach verschiedenen Anforderungen angepasst werden, z. B. RPS- oder CMM-Ausrichtung oder Ausrichtung mit globaler oder lokaler Passung, um die globale oder die lokale Form sowie die Abweichungen der Bauteile bzw. des gesamten Teils überprüfen zu können. In der entsprechenden Ausrichtungsbedingung können die vordefinierten Inspektionspunkte (manuell oder als Prüfplandaten) aktualisiert werden; sie zeigen dann die eigentlichen Abweichungswerte bei den verschiedenen Ausrichtungsbedingungen, mit Toleranzen an.

All diese Schritte und Ergebnisse werden durch die in die ATOS-Systeme integrierten Inspektions- und Reportfunktionen unterstützt.

Zum präzisen und leichten Scannen beider Seiten der Teile werden die Objekte in kalibrierte SO-Referenzrahmen eingesetzt. Ein flexibles Automatisierungsprotokoll definiert kundenspezifische Mess-Sitzungen, um Scanner-Daten automatisch zu erfassen.

Die Digitalisierung eines typischen Handygehäuses (innen und außen) erfordert in der Regel weniger als zwanzig Minuten; der hochqualitative stl-Datensatz mit dem automatisierten Inspektionsreport steht dann bereits in weniger als einer Stunde nach Scannbeginn zur Verfügung, vorausgesetzt die Inspektionsanforderungen und Toleranzwerte wurden basierend auf den CAD-Daten (Prüfplan-Daten), den Konstruktionszeichnungen oder einer ersten Messung vordefiniert.

Einige typische Beispiele von Erstmusterprüfungen an Handygehäusen, mit Definition und Messung von Geometrie-Elementen, der Eingabe und Erzeugung von Inspektionspunkten, einer lokalen oder RPS-Ausrichtung und Berichte, die während des Inspektionsprozesses erzeugt wurden, sind hier aufgeführt. Die Daten und Schritte der Mess-Sitzung (Sessions und Macros) können einfach gespeichert und archiviert werden. Sie stehen so zur weiteren Analyse und zur automatischen Vermessung von Produktionsteilen zur Verfügung.

Über eine Best-Fit-Registrierung werden die Scanner-Daten automatisch auf die CAD-Daten ausgerichtet. Im Allgemeinen wird die Best-Fit-Registrierung verwendet, um einen Überblick über die Abweichungen zu erhalten. Sie eignet sich auch gut für kleine Teile, mit wenig klar definierten Features (wie z. B. Bedienelemente, Batterieabdeckungen, und Einsätze mit geschwungenen Formen).

Für Teile mit definierten Features und Ausrichtungsinformationen (Prüfpläne oder 2D-Zeichnungen) ist oft die RPS-Registrierung (Reference Point System) erforderlich. Die entsprechenden Features und geometrischen Elemente werden auf den gescannten Daten definiert und zur Berechnung der RPS-Registrierung in die Referenzdaten verwendet.

Globaler Vergleich:

Nach der Registrierung erhält man einen Überblick über die Gesamtqualität und die Abweichungen des Teils, einschließlich Verzug und Schwund, und über die Bereiche, die einer näheren Untersuchung bedürfen. Jetzt können Inspektionspunkte und Maße definiert oder der Prüfplan aktualisiert werden, um die tatsächlichen Abweichungen und Toleranzen an vordefinierten oder kritischen Positionen des Bauteils zu verstehen und zu dokumentieren.

Lokaler Vergleich:

Lokale Bereiche der Messdaten können mit Hilfe von Best-Fit oder lokaler RPS-Registrierung auf lokale CAD-Features ausgerichtet werden. Mit dieser Registrierung werden lokale Positionen und die Form von Details und Features sichtbar, z.B. Passung und Abweichung von einzelnen Elementen und die Ausrichtung von verschiedenen Features zueinander können so einfach beurteilt und vermessen werden.

Schnitte sind hilfreich für die Untersuchung jener Bereiche, welche potenziell fehlerbehaftet sind und weiterer Untersuchungen bedürfen. Auf den Mess- und den CAD-Daten können Schnitte erzeugt werden. ATOS kann auch die Abweichung von Schnitten der Messdaten zu den CAD-Daten farbig visualisieren (sie Abb. 5).

Abmessungen:

Die Erzeugung von Geometrieelementen mit Distanz und Formmessungen dienen zur Überprüfung von funktionellen Maßen (analog zu konventionellen Messungen).

Keywords (Serie, Teiltyp, Prüfer, verwendetes Scannsystem und Messvolumen, Datum, usw.) können im Messprojekt definiert werden und ermöglichen so eine flexible, kundenspezifische und automatische Berichterstellung. Bildschirmkopien können aufgenommen und Messdaten (mit Toleranzinformationen) in Tabellen aufgelistet werden, um einen detaillierten 2D-Bericht im PDF- oder HTML-Format zu erzeugen. Die Messdaten lassen sich auch im Excel- oder PC-DMIS-Format für nachgeschaltete Anwendungen exportieren (Prozesssteuerung, weitere Analyse oder Archivierung).

Um die 3D-Inspektionsergebnisse und die weitere Datenauswertung schnell und umkompliziert dem Kunden oder Lieferanten zeigen zu können, empfiehlt es sich, die kompletten Daten in einer Session zu speichern. Diese kann dann bei Bedarf einfach übertragen und in der ATOS-Software geöffnet werden.

Mit Hilfe von anerkannten Artefakten und Musterteilen können Handy-Hersteller ihre Lieferanten vorbereiten und zertifizieren, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen entsprechen, bevor die erste Erstmusterprüfung ansteht. Das ATOS-System erfasst, zeigt und speichert die Bilder und alle qualitätsrelevanten Daten während des Scanprozesses im Messprojekt. Aus diesem Grund werden die tatsächlichen Einstellungen, die Kalibrierung des Systems, die Messstrategie, die Bewegung und Änderungen der Beleuchtung während der Messung und die Ausrichtung der Einzelmessungen aufgezeichnet. Somit kann bei jedem Messprojekt einfach überprüft und sichergestellt werden, dass das Messteam die geforderte Digitalisierungsqualität liefert.

Einfacher Daten-Austausch

Da immer mehr ATOS-Systeme bei Handy-Herstellern und ihren Zulieferfirmen im Einsatz sind, ist eine enge Zusammenarbeit und ein einfacher Datenaustausch möglich, was allen Beteiligten zusätzlichen Nutzen und Zeitersparnisse bringt.

Es empfiehlt sich daher, die Erstmusterprüfung am Standort des Lieferanten durchzuführen und der auftraggebenden Partei direkten Zugang zum Messprozess zu gewähren. Lieferant und Auftraggeber können sich so die Daten teilen und, falls erforderlich, zeitnah zusätzlich weitere individuelle Qualitätsprüfungen vornehmen, ohne dass Grundoperationen wiederholt werden müssen.

Dank der Zusammenarbeit von Auftraggeber und Lieferant und der lückenlosen und hundertprozentigen Rückverfolgbarkeit des Scanprozesses ist eine Lieferung der Erstmusterprodukte nicht mehr zwingend notwendig. Der Zeitaufwand für die Erstmusterprüfung reduziert sich damit auf einen Bruchteil desjenigen bei herkömmlichen, auf CMM basierenden Qualitätskontrollverfahren.

Wir danken den folgenden Partnern:

• Motorola und Sony Ericsson, für die Bereitstellung der Teile und der CAD-Daten
• Road Ahead Technologies, für die Digitalisierung und Durchführung der Erstmusterprüfung mit dem ATOS-Scanner und der Inspektionslösung