Minőség és rövid fejlesztési idő – az autóipar alapkövetelményei
A CT-vel ötvözött koordináta méréstechnika lendületet ad a fejlesztésnek
A TE Connectivity vállalat autóipari kompetenciaközpontja két éve a Werth komputertomográfiás koordináta méréstechnikáját alkalmazza, amivel jelentősen csökkenteni tudta a fejlesztéshez szükséges időt.
80 000 munkatársával és évi 14 milliárd dolláros bevételével a TE Connectivity világszinten piacvezető a csatlakoztatástechnikában. A vállalat globális járműipari kompetenciaközpontja a németországi Bensheimben található. Itt folyik azoknak a dugós csatlakozóknak a fejlesztése, amelyet az összes főbb gyártó használ. A teszt kompetenciaközpont (TCC) az, amely validálja a termékeket az autóipari vizsgálati specifikációknak megfelelően. A TCC nem csupán a termékek minőségbiztosításáért felel, de a korai fázistól kezdve részt vesz a folyamatfejlesztésben, ami alaposabb vizsgálatot igényel. Stefan Weber a TCC menedzsere hagyományos mérő- és vizsgálóberendezéseket és innovatív technológiákat, pl. komputer-tomográfiát (CT) egyaránt használ. 2008-ban a TE Connectivity volt az első vállalatok egyike, aki beruházott egy CT-gépre.
Thilo Schnell komputertomográfiáért felelős szakember nagyszerű lehetőségeket lát az eljárásban. „Ezzel roncsolás nélkül nézhetünk az alkatrész belsejébe, ami ideális például szerkezetek funkcionális elemeinek vizsgálatához.” A CT-gép anyagvizsgálatokra, például anyaghiányok ellenőrzésére is használható. Schnell így vélekedik: „A csatlakozókban elsősorban műanyag komponenseket használunk, ebbe vannak beágyazva az érintkezők. Fröccsöntés során gázzárványok jelentkezhetnek, amik mechanikai és működésbeli problémákat okozhatnak.” A végtermék minőségét rontó idegen anyagok zárványai szintén azonosíthatók CT-vel.
Gyors CT elemzés érintkezési problémák megjelenítéséhez
A TCC feladatai szerteágazók. Közülük az egyik a dugós csatlakozó érintkezési problémáinak megjelenítése csatlakoztatott állapotban. Ilyen vizsgálatokhoz korábban műgyantába kellett ágyazni a darabot és metszetet kellett készíteni belőle. Ez a módszer már kevésbé használatos, mivel az ilyen vizsgálatok CT-vel sokkal egyszerűbben és gyorsabban elvégezhetők. „Korábban műgyantába kellett ágyazni a darabot, metszetet kellett belőle vágnunk, majd azt fel kellett csiszolnunk.” magyarázza Schnell „CT-s elemzéssel nincs szükség beágyazásra, így megtakarítható a keményedési idő is. A metszet tetszőleges helyen létrehozható, és ha egy metszés nem ad tiszta és használható eredményt, minimális munkával, a darab elhasználódása nélkül újat készíthetünk.”
E pozitív példák alapján fogalmazódott meg Weber és Schnell azon ötlete és igénye, hogy a komputertomográfiát más területen is használják. Weber szerint: „A CT-gépet, amelyet 2008-ban vásároltunk, kizárólag analitikai vizsgálatokra tervezték, emiatt a képességei korlátozottak. A CT optimális feltételeket teremt számos metrológiai vizsgálat elvégzésére. Emiatt elkezdtünk keresni CT-s koordináta mérőgépet olyan metrológiai vállalatoknál, amelyek képesek megfelelni a specifikációinknak. Ezt a folyamatot mi mérési rendszer analízisnek hívjuk (MSA).” A bensheimi csapat a multiszenzoros koordináta mérőgépeket gyártó Werth Messtechnik vállalatnál találta meg azt, amit keresett. Dr. Ralf Christoph, a Werth ügyvezető igazgatója külön hangsúlyozza: „A Werth volt az első és bizonyos ideig az egyetlen gyártó, aki a VDI/VDE 2617 szerint koordináta mérőgépként specifikált röntgentomográfiás gépet gyártott. Emellett mi rendelkezünk az egyetlen olyan gyártói laboratóriummal a világon, amely DAkkS akkreditációval kalibrálhat CT-gépet.”
A TE Connectivity 2013 szeptemberében egy Werth TomoScope 200 gépet vásárolt, amely kiválóan alkalmas minőségi vizsgálatok végzésére és méretek meghatározására. „A TCC főleg a fejlesztési folyamatba és a végső ellenőrzésbe történő integrációért felel, a fejlesztési folyamatok rövidebbé tételéhez.” magyarázza Weber. „A megfelelő mérési technológiával, amilyen a TomoScope is, sokkal könnyebbé válik a fejlesztési munka.” A TomoScope egy olyan koordináta mérőgép, amely néhány század milliméter és néhány mikron közötti tűréssel tudja mérni a csatlakozók alkatrészeit. A mérőrendszer vizsgálata azt mutatja, hogy a munkadarabon végzett mérés bizonytalansága arányban áll az darab tűréseivel. „Mi ezt az arányt általában 10-szeresnek feltételezzük.” osztja meg velünk Weber. „Ezt a TomoScope esetében is meg tudjuk erősíteni. Az MSA nagyon fontos a vállalatunk számára ahhoz, hogy ügyfeleink elégedettek legyenek az általunk kínált mérési technológiával. A Werth vezető szerepet vállalat ebben a tesztben, és mi igazán hálásak vagyunk a kapott támogatásért.”
A Werth egy olyan ügyfélspecifikus megoldást is kínál, amely figyelembe veszi, hogy a rendelkezésre álló hely korlátozott és a hozzáférhetőség nem optimális a metrológiai laborban. A kompakt TomoScope 200 gépet 225 kV teljesítményű röntgencsővel látták el, ami jelenleg csak a nagyobb CT-gépeken elérhető 25 W céltárgy-teljesítményt garantál (ami a mai technikával már 50 W-ra növelhető). A gépen emellett egy kiváló, 4000 x 3000 pixeles felbontású detektor kapott helyett. Háttérinformáció: a röntgenfeszültség határozza meg a sugárzási teljesítményt, ami viszont azt adja meg, mennyire tud áthatolni a sugárzás a vizsgálandó darabon. Mivel a TE Connectivity gyakran használt üvegszál-erősítésű kemény műanyagot, a nagyobb, 225 kV-os feszültségre van szükség. Nagy teljesítménye mellett a röntgencső rendkívül kis fókuszfoltot hoz létre, ami éles képet eredményez.
A TomoScope 200 felhasználóspecifikus konfigurációjához tartozik a raszter és a ROI (kitüntetett terület) tomográfia funkció is, valamint egy lézeres szálkereszt, amely segít a felhasználónak a darabot a forgóasztal közepére helyezni. A rasztertomográfia lehetővé teszi a munkadarab néhány lépésben történő bemérését és a mérési eredmények pontos egyesítését a szoftverrel. Ezt a funkciót a Werth fejlesztette ki és csakis koordináta mérőgépként épített egységen használható. Schnell nagyra értékeli ezt. „Ezzel a módszerrel például nagy csatlakozódugókat mérhetünk kiváló felbontásban.” Bizonyos szegmensek különlegesen nagy felbontású méréséhez ő a Werth által kifejlesztett és szabadalmaztatott ROI (kitüntetett terület) tomográfiát használja. Ilyenkor először egy átfogó felvétel készül a teljes munkadarabról, azután a kívánt szegmenseket külön vizsgáljuk tomográfiával. A szoftver egyesíti a felvételeket, hogy a felhasználó nagyobb felbontásban vizsgálhassa a részleteket.
A TE Connectivity a TomoScope használatával jelentősen gyorsítani tudott számos mérési eljáráson. Schnell egy 200 pólusú csatlakozódugó mérési példáját említi: „Hagyományos koordináta mérőgéppel maga a programozás sokkal tovább tart, mint a komplett mérés a TomoScope géppel. CT-vel az ilyen darabok programozását és mérését néhány óra alatt el tudom végezni.” Amikor tíznél több jellemzőt kell mérni, a tomográfia gyorsabb, osztja meg velünk a tapasztalatát a mérési technikus. Általában 20-30 perc alatt elkészül a 3D-s digitális adatállomány, ami azután elemezhető a szoftverrel. Minél több méretet kell meghatározni egy darabon, annál nagyobb az időbeli előny. „A legkisebb dugós csatlakozó sem egyszerű kialakítású és nagyon sok méretet tartalmaz.” jegyzi meg Schnell.
Dugós csatlakozóknál az érintkezőknek és a tüskéknek helyet adó kamra geometriája szintén rendkívül fontos. Hagyományos tapintós mérési technológiával több megadott pontot be kellene mérni vagy pásztázási pályát bejárni a kamrában, majd azután csak ezekről a bemért elemekről állnának rendelkezésre információk. CT-vel a mérési technikus a munkadarab teljes felületét bemérheti metrológiai módon, majd megjelenítheti és elemezheti azt a szoftverben.
Schnell számára a CT egyik hatalmas előnye a munkadarab teljes meghatározása és az ehhez kapcsolódó megjelenítés. „Gyakran végzünk névleges-tényleges vizsgálatot. Ilyenkor a CT-mérésből származó 3D mérési pontfelhőt a CAD-modellre illesztjük. Az eredmény egy színkódolt kép, ahol a színek alapján egy pillantás alatt áttekinthető a darab állapota a tűréseknek megfelelően. Ahelyett, hogy mérési adatoktól hemzsegő táblázatokat elemezgetnénk és összehasonlítanánk őket a rajzi előírásokkal, azonnal láthatjuk, hol lehetnek problémák.”
A mérés adatok megjelenítése és elemzése a Werth 3D Viewer-ben
A mérésekkel kapcsolatos közvetlen időmegtakarítás mellett az együttműködő osztályok is érezhetik a megoldás előnyét. Weber erről így nyilatkozik: „A vizsgálat végén létrehozunk egy digitális jegyzőkönyvet. Ez magát az elemzést, illetve a színkódolt képekből származó adatokat tartalmazza. A TE Connectivity vállalat valamennyi erre jogosult mérnöke behívhatja, megjelenítheti és megvizsgálhatja ezt az adatállományt a saját számítógépén.” A Werth egy ingyenesen letölthető 3D megjelenítőt biztosít e célra. Ez azt jelenti, hogy a TomoScope nem csupán a CT-labornak és a mérnökségnek nyújt előnyöket. A begyűjtött adatok könnyedén megoszthatók és megbeszélhetők a fröccsöntő szerszám gyártójával vagy az ügyfelekkel, legyenek a világ bármely pontján.
Weber és Schnell rendkívül elégedett az együttműködéssel, a Werth pedig már további speciális szoftverfunkciókat fejleszt pl. többféle anyagból készülő darabokhoz, hogy még pontosabban lehessen mérni a réz tüskékkel ellátott műanyag dugós csatlakozókat.
Forrás: Werth Messtechnik GmbH.
