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© 2005 Carl Hanser Verlag, München www.qm-infocenter.de/QZ-Archiv Nicht zur Verwendung in Intranet- und Internet-Angeboten sowie elektronischen Verteilern
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Optische Sensoren, die auf Roboter montiert
sind, prüfen im Karosseriebau nach
jedem Hauptabschnitt die Funktionsmaße
© Carl Hanser Verlag, München QZ Jahrgang 50 (2005) 11

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AUTOMOBILBAUER KONZIPIERT GESAMTLÖSUNG FÜR MESSRAUM
Ein Haus zu bauen und einzurichten bereitet Arbeit und
macht mit einem guten Konzept und der richtigen Beratung
auch viel Spaß. Lutz Reinecke, Leiter Qualitätsmanagement,
und seine Mitarbeiterin Sonja Wolf, Leiterin Messtechnik
beim Automobilbauer BMW, Werk Leipzig, mussten
2003 nur ein „Zimmer“ einrichten: den Messraum im neu entstehenden
Werk.
Auf die Baustelle laden sie Jürgen Rauchalles ein, Projektleiter
bei der Wenzel GmbH in Wiesthal: „Eines Tages stand
ich vor zwei Baugruben, die eine 35 Meter, die andere 24 Meter
lang.“ Bei der Besichtigung wird ihm klar, dass es bei diesem
Auftrag um mehr geht:„Normalerweise liefern wir nur die
Messmaschinen mit einer Umrandung für die Anbindung zum
Hallenboden. Hier war jedoch ein Gesamtkonzept gefragt.“
Aufgeräumt
Der neue Messraum im BMW-Werk Leipzig setzt auf kurze
Kommunikationswege und standardisierte Komponenten.
Dafür sind während der Bauphase von der statischen Berechnung
des Raumes bis zur farblichen Gestaltung der Koordinatenmessmaschinen
verschiedene Aufgaben zu lösen.
Dieser Herausforderung stellt sich das Wiesthaler Unternehmen
Wenzel.
Im Messraum werden stichprobenartig die Ergebnisse der In-Line-Messtechnik kontrolliert
QZ Jahrgang 50 (2005) 11
Andrea Nowak, QZ-Redaktion
Für den Messmaschinenhersteller Wenzel eine ganz neue Herausforderung.
Von der Projektierung bis zur Abnahme vergehen 18 Monate
Bauzeit. Heute stehen in dem lichtdurchfluteten, klimatisierten
Messraum sieben Doppelständer-Koordinatenmessmaschinen
RAFDplus mit einer Messgenauigkeit (Längenmessabweichung
MPEEM) von 0,1 Millimeter bezogen auf eine dreidimensionale
Messlänge von 6000 Millimetern, mit denen Gesamtfahrzeuge,
Karosserien oder Teile davon vermessen werden.
Konzept setzt auf effektives Arbeiten
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Für eine Fahrzeugkarosserie werden just-in-time mehrere hundert
Blechteile angeliefert. Rund 500 Roboter verbinden dann
mit mehr als 5000 Schweißpunkten
die Teile zu einem
Grundgerüst. Zuerst entsteht
aus dem Vorder- und
Hinterbau sowie dem Bodenblech
die Bodengruppe,
die mit dem Seitenrahmen
und dem Dach zum
Karosseriegerippe ergänzt
wird. Türen, Front- und
Heckklappe sowie Seitenwände
komplettieren die
Karosserie.
Nach jedem Hauptabschnitt
folgt eine 100-Prozent-Kontrolle
mit In-Line-Messtechnik.„Optische
Sensoren, die auf Robotern
montiert sind, prüfen an jeweils
20 bis 60 Messpunkten
die Funktionsmaße“,
erklärt Sonja Wolf. Einmal
in der Woche schleuse man
Karosserieteile für
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Die Doppelständerbauweise der Koordinatenmessmaschinen gewährleistet
einen größeren Y-Messbereich
Stichproben aus und bringe sie in den Messraum. Dort erfolge
zunächst ein Abgleich mit den Ergebnissen der In-Line-Messtechnik.
„Dazu messen die Techniker an dem ausgeschleusten
Teil die gleichen Punkte wie in der Linie. Zusätzlich tasten sie
noch wesentlich mehr Messpunkte an, das können bis zu 2000
Stück sein.“
Die Ist-Daten werden mit den Soll-Koordinaten aus dem
Messplan verglichen, so will der Automobilbauer einen durchgängigen
Datenfluss sichern. Alle Messdaten bilden einen Pool,
Karosserie intern ein Zulieferteil
Das BMW-Werk Leipzig ist Bestandteil des Produktionsnetzwerkes
der BMW Group München mit insgesamt 22 Produktionsstätten in
zwölf Ländern. Hier gruppieren sich Karosseriebau, Lackiererei
und Montage unter einem Dach sternförmig um ein Zentralgebäude
und sollen so Wachstumsmöglichkeiten nach mehreren Seiten
eröffnen. Die flexiblen Strukturen und modernen Anlagen wurden
mit einem Anfangsaufwand von rund 1,3 Milliarden Euro installiert,
mittelfristig entstehen auf dem Gelände nach BMW-Angaben
über 5000 Arbeitsplätze.
Am 1. März ging der BMW 3er in Serie, mittelfristig sollen in Leipzig
täglich 650 Fahrzeuge produziert werden.
Seit der Einführung des so genannten Kundenorientierten Vertriebs-
und Produktionsprozesses (KOVP) ist die lackierte Karosserie
logistisch ein internes Zulieferteil. Dafür wurden die unterschiedlichen
Varianten im Karosseriebau reduziert. Gab es bei
den Vorgänger-Generationen der 3er-Reihe noch acht verschiedene
Karosserievarianten, sind es beim aktuellen Modell nur vier.
Die lackierten Karosserien werden in einem Zwischenspeicher gelagert
und in den Montageprozess eingesteuert, sobald ein Auftrag
vorliegt. Mit der Fahrgestellnummer wird das Fahrzeug dem
Kundenauftrag zugeordnet. Durch die in die Montage verlagerte Individualisierung
können die Kunden noch sechs Arbeitstage vor
Montagebeginn ihre Bestellung ändern.
der zeigt, ob sich etwas verändert hat, und der bei eventuell auftretenden
Fehlern herangezogen wird.
Bei diesen Messungen ist Schnelligkeit gefragt. „Die Verfahrgeschwindigkeit
der Maschine beträgt daher 865 Millimeter
pro Sekunde“, weiß Jürgen Rauchalles. Zusätzlich zu den
Renishaw-Tastsystemen PHS/TP 20 und PH 10 M /TP 20 entschied
sich der Automobilbauer für das optische Tastsystem
Phoenix von Wenzel.
Die Beta-Version wird seit diesem Jahr in Leipzig getestet und
soll Anfang 2006 die Serienreife erreichen. Dazu Lutz Reinecke:„Der
Sensor ist spezialisiert auf Serienmessungen, dem größten
Teil unserer Kapazität.“ Durch das schnelle Verfahren und
das gleichzeitige Erfassen mehrerer Merkmale passe er gut zur
Messraumgesamtlösung, die auf effektives Arbeiten und Standardisierung
setze.„Jedes Tastsystem lässt sich an jeder Maschine
einsetzen.“ So können die Kapazitäten der Koordinatenmessmaschinen
flexibel genutzt und die Messtechniker überall
arbeiten.
Daten werden kabellos übertragen
Die Koordinatenmessmaschinen stehen in Doppelständerbauweise
im Messraum, was einen größeren Y-Messbereich gewährleisten
soll. „Die bodeneben ausgerichteten Führungsbalken
sind in der X-Achse begeh- und befahrbar abgedeckt und
zueinander exakt ausgerichtet“, erklärt Jürgen Rauchalles. Die
beiden Y-Messbereiche reichen jeweils 100 Millimeter über die
Plattenmitte hinaus, dadurch seien beide Maschinenständer an
einem gemeinsamen Normal kalibrierbar. Auch könnten die
Messergebnisse beider Ständer miteinander verrechnet werden.
„Die Maschinen lassen sich jedoch auch unabhängig voneinander
einsetzen.“
Die Bedienung erfolgt mit dem Handterminal HT400 RC von
Wenzel. „Per Joystick steuern die Messtechniker die X-, Y- und
Z-Bewegungen sowie die CNC-Fahrgeschwindigkeit und bedienen
die Mess-Software auf dem PC. Eine Funkantenne sendet
die Daten auf einem standardisierten, industrietauglichen
Frequenzhopping-System“, beschreibt Jürgen Rauchalles die Wireless-LAN-Technik.
Die kabellose Übertragung gehört ebenso zum Messraumkonzept
wie das Versenken sämtlicher Rechnerschränke im Boden.
Das wirkt sich vorteilhaft auf die Arbeitssicherheit, die
Platzverhältnisse und den Gesamteindruck des Raumes aus. Er
wirkt aufgeräumt.
Zur angenehmen Atmosphäre trägt auch die farbliche Gestaltung
bei.„Alle vertikalen Maschinenteile sind violett, alle horizontalen
silber lackiert“, erklärt Jürgen Rauchalles die Vorgaben
der Architektin. „Dazu wurde in Wiesthal extra eine Referenzmaschine
lackiert und abgenommen.“
Diese und noch andere Aufgaben hatte das Wenzel-Team zu
lösen, bevor die ersten Messmaschinen aufgestellt werden konnten.
„So war beispielsweise die Statik des Raumes zu berechnen,
es mussten aktiv gedämpfte Betonblöcke gegossen und Estricharbeiten
ausgeführt werden“,erinnert sich Jürgen Rauchalles.Von
all diesen Anstrengungen merken die Messtechniker nichts,wenn
sie heute auf dem hochwertigen Eicheparkettboden laufen.
Für sie zählen vielmehr schnelle und genaue Messergebnisse,
auch bei der Analysemessung. „Das Messen gegen CAD ist unsere
zweite große Aufgabe“, berichtet Sonja Wolf. Dabei gehe es
um Details: Schließt die Heckleuchte korrekt mit dem Blechteil
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In zweiter Generation
Werner Wenzel gründet 1968 in Wiesthal
das Familienunternehmen Wenzel, in dem
heute bereits die zweite Generation tätig
ist. Die weltweit 330 Beschäftigten fertigen
Koordinatenmessmaschinen (KMM)
mit Luft- und Rollenlagerung, Seit 1982
wurden über 4500 Maschinen verkauft.
Zum Leistungsprogramm gehören zudem
Software, Sensorik und Dienstleistungen.
Jährlich erwirtschaftet die Wenzel-Gruppe
einen Umsatz von 58 Millionen Euro und
nimmt damit nach eigenen Angaben den
zweiten Platz unter den KMM-Herstellern
in Deutschland ein. 2002 wurde Wenzel
unter die TOP-100-Unternehmen des innovativen
Mittelstandes gewählt.
ab, sitzt die Dichtung an der Tür richtig?
Bei solchen Fragen werden mit den 3D-
Koordinatenmessmaschinen beliebige
Messpunkte angetastet und mit Hilfe der
Wenzel-Mess-Software Metrosoft CM
mit den CAD-Flächendaten aus der Konstruktion
verglichen.
Zusammenarbeit entlang
der Prozesskette
Zwei weitere Doppelständer-Maschinen
im Messraum nutzen Messtechniker aus
den Bereichen Produkt- und Prozessanalyse,
Montage und Absicherung Gesamtfahrzeug.
Sie prüfen die von der Produktentwicklung
vorgegebenen Fertigungstoleranzen
sowie verschiedene Geometrien
und Positionen. Treten Fragen zur Karosserie
auf, können sich die Kollegen rasch
absprechen. „Die direkte Zusammenarbeit über die Prozesskette
hinweg soll doppelte Messungen vermeiden“,erklärt Lutz Reinecke
das Gesamtkonzept eines effektiven Messraums.
Auch die Wechselplatten sollen Zeit sparen. Das Umrüsten
dauert mitunter länger als das Messen, im Werk Leipzig findet
es daher außerhalb der Maschine statt.„Während eine Messung
läuft, bereitet der Techniker die nächste vor“, erklärt der Leiter
Qualitätsmanagement das verlustarme Arbeiten.
Die Karosserieteile werden unter anderem mit dem flexiblen
Aufspannsystem EasyLock von Wenzel fixiert. Dazu liest der
Techniker zunächst die CAD-Daten des Teils ein. Die Software
erstellt eine virtuelle Messaufnahme und einen Bauplan mit den
einzelnen Arbeitsschritten. Danach wird die Messaufnahme
außerhalb der Maschine aufgebaut und mit einer Genauigkeit
unter einem Millimeter eingestellt. Das Einmessen und die Feinjustage
erfolgen mit Hilfe eines berührungslosen Spezialsensors
in einem Arbeitsschritt auf der Messmaschine.
Eine Bibliothek der einzelnen Aufspannteile ermöglicht eine
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Die Messtechniker steuern die Koordinatenmessmaschine mit einem Handterminal, das die
Daten kabellos in den PC überträgt
einfache Verwaltung und Lagerhaltung. So beginnt die Aufgeräumtheit
schon im Rechner.
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