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Quality Engineering 03.2020

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03.20<br />

Interview | Pr<br />

ofessor Heiko Wenzel-Schinzer zur Digitalisierung der Mess<br />

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Coronavirus – die Effekte auf das QM<br />

Neue Webinare<br />

Qualitätssicherung in der additiven Fertigung – statt<br />

unseres Events veranstalten wir am 1. und 2. Juli<br />

2020 dazu Webinare. Mehr dazu ab Seite 10<br />

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2 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Ansichten ::<br />

Die Lehren aus<br />

der Krise<br />

Dies ist nun schon die zweite Ausgabe von <strong>Quality</strong><br />

<strong>Engineering</strong>, nach dem Ausbruch der Corona-Pandemie<br />

in Deutschland. Es scheint, als haben wir hierzulande<br />

die Ausbreitung des Virus in den Griff bekommen.<br />

Aber das Problem ist noch lange nicht beseitigt.<br />

Und viele Auswirkungen der Krise auf unser tägliches<br />

Leben werden jetzt erst deutlich.<br />

Daher haben wir in dieser Ausgabe die Folgen von<br />

Corona für das Qualitätsmanagement in den Fokus<br />

genommen. So beschäftigt sich die Titelgeschichte<br />

(Seite 22) damit, dass viele Unternehmen ihre<br />

Fertigung umgestellt haben und nun Medizinprodukte<br />

herstellen. Das ist aber in einer so stark regulierten<br />

Wir erklären, wie sich<br />

Resilienz erzeugen<br />

lässt<br />

Markus Strehlitz, Redaktion<br />

qe.redaktion@konradin.de<br />

Branche wie der Medizintechnik eine große Heraus -<br />

forderung für das Qualitätsmanagement.<br />

Ein weiterer Artikel beschäftigt sich mit dem Risikomanagement<br />

(Seite 26), das im Qualitätsmanagement ein<br />

besonders starke Rolle spielt. In dem Beitrag wollen wir<br />

zeigen, was ein funktionierendes Risikomanagement<br />

benötigt. Und wir erklären, wie sich Resilienz erzeugen<br />

lässt, damit ein Unternehmen für die nächste Krise<br />

gewappnet ist.<br />

Unsere Reaktion auf die Krise und den dadurch be -<br />

dingten Ausfall der Messe Control war, Webinare zu<br />

veranstalten, in denen die Branche Produktneuheiten<br />

und Trends vorstellen konnte. Das Ergebnis war<br />

eindeutig: Das Interesse an den Online-Foren war groß,<br />

die Präsentationen und Diskussionen sehr spannend.<br />

Einen Nachbericht können Sie auf Seite 12 lesen.<br />

Das alles zeigt: Man ist Krisen nicht hoffnungslos<br />

ausgeliefert. Es gibt immer Möglichkeiten zu reagieren<br />

und neue Chancen, die sich auftun.<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 3


:: Inhalt<br />

▶ Wenn Unternehmen plötzlich<br />

Medizinprodukte herstellen,<br />

erfordert das starke Maßnahmen<br />

im Qualitätsmanagement<br />

▼ Ein Autozulieferer setzt auf<br />

Kraft-Weg-Überwachung – schnelle<br />

Taktzeit und Messmittelfähigkeitsprüfung<br />

inklusive<br />

36<br />

22<br />

Management<br />

06 Interview<br />

Wenzels Digital-Chef erklärt, wieso die<br />

Branche Google und Co. fürchten muss<br />

10 QS in der additiven Fertigung<br />

Das Fachforum im Juli<br />

findet virtuell statt<br />

12 Nachbericht: Webinare statt Control<br />

Experten sprechen über die Trends wie<br />

Usability und Machine Learning<br />

16 FMEA<br />

Webbasierte Software<br />

verhindert Datensilos<br />

18 Personal & Karriere<br />

Können Webkonferenzen das<br />

Bewerbungsgespräch vor Ort ersetzen?<br />

19 Alles was Recht ist<br />

Wiederanlauf der Produktion muss<br />

vom QM sorgsam begleitet werden<br />

20 Künstliche Intelligenz<br />

Daten lassen sich<br />

vorausschauend korrigieren<br />

Im Fokus:<br />

Corona-Virus und<br />

die Effekte<br />

22 Umstellung auf Medizinprodukte<br />

Qualitätsmanagement bleibt<br />

die große Hürde<br />

26 Risikomanagement<br />

Offenheit und Agilität<br />

sorgen für Resilienz<br />

29 Eine Redaktion – zwei Meinungen<br />

Persönliche Berichte aus dem Alltag<br />

mit Videokonferenzen<br />

30 Remote Audits<br />

Deutsche Akkreditierungsstelle<br />

gibt grünes Licht für<br />

Fernbegutachtungen<br />

Automobil<br />

34 Automatische Werkstückeinrichtung<br />

Forstmaschinenhersteller verkürzt<br />

Rüstzeiten um 75 %<br />

36 Elektronikfertigung<br />

Integrierte Prozessüberwachung für<br />

E-Mobilität im Sekundentakt<br />

38 Smarte Produktion<br />

BMW setzt im Münchner Werk<br />

auf Künstliche Intelligenz und<br />

schlaue Datenanalyse<br />

Technik<br />

41 Bildverarbeitung<br />

Das Einsatzspektrum reicht vom<br />

Assistenzsystem bis zur<br />

Industrie-4.0-Lösung<br />

44 3D-Druck<br />

Mikroprüfmaschinen sichern<br />

Qualität winziger Bauteile<br />

46 Chemieindustrie<br />

Klimaprüfschränke- und kammern<br />

schaffen perfekte Bedingungen für<br />

die Entwicklung von Rezepturen<br />

4 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


:: Management<br />

Wenzel-Schinzer geht<br />

davon aus, dass die Messtechnik<br />

künftig wichtiger<br />

wird. Und er befürwortet<br />

die Digitalisierung. Aber<br />

die Entwicklung brauche<br />

noch Zeit, so der Chief<br />

Digital Officer von Wenzel<br />

Bild: Ulrich Pfeiffer<br />

Interview mit Professor Heiko Wenzel-Schinzer<br />

„Das Spiel ist noch nicht entschieden“<br />

Die Messtechnik digitalisiert sich, wie das Beispiel Wenzel zeigt. Professor Heiko Wenzel-Schinzer<br />

erklärt, warum die Entwicklung nicht nur Vorteile hat, welche Hürden der Standardisierung im<br />

Weg stehen und was das alles mit Google und SAP zu tun hat.<br />

Der Autor<br />

Markus Strehlitz<br />

Redaktion<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

:: Herr Professor Wenzel-Schinzer, Sie<br />

bekleiden bei Wenzel die Position des Chief<br />

Digital Officers. Außerdem hat ihr Unternehmen<br />

gerade eine virtuelle Messe veranstaltet,<br />

ist auf Social Media sehr aktiv und<br />

nimmt in der Produktentwicklung die<br />

Software verstärkt in den Fokus. Man hat<br />

den Eindruck, dass Wenzel das Thema<br />

Digitalisierung auf breiter Basis angeht.<br />

War das eine strategische Entscheidung?<br />

Professor Heiko Wenzel-Schinzer: Die gesamte<br />

Messtechnik hat sich in den vergangenen<br />

Jahren digitalisiert, weil die Software<br />

immer wichtiger wurde. Das hat bei Wenzel<br />

schon immer stattgefunden. Wir haben es<br />

nur nicht so genannt. Doch das wurde nun<br />

professionalisiert. Die Leute mussten erst<br />

verstehen, dass Software genauso wichtig<br />

ist wie Hardware. Schließlich sind wir<br />

Maschinenbauer, wir kommen also von der<br />

6 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


„Unsere Lösungen werden bei jedem<br />

Kunden quasi neu erfunden.<br />

Der Integrationsaufwand ist extrem hoch.“<br />

Professor Heiko Wenzel-Schinzer<br />

Mechanik. Das war ein Umdenkprozess, den<br />

wir von oben begleiten wollten. Unsere<br />

Mitarbeiter sollen sich auch trauen, selbst<br />

Digitalisierungsideen einzubringen. Daher<br />

war es wichtig, den Titel des Chief Digital<br />

Officers einzuführen. Grundsätzlich steht<br />

unsere Digitalisierungsstrategie auf drei<br />

Säulen.<br />

:: Welche sind das?<br />

Wenzel-Schinzer: Zum einen haben wir in<br />

unsere Software-Entwicklung, die vor allem<br />

in der Schweiz stattfindet, viel Geld investiert.<br />

Dann haben wir auch unsere Produktion<br />

digitalisiert. Wir fertigen ja sehr stark<br />

kundenspezifisch. Wenn dies vor allem papierbasiert<br />

geschieht, besteht die Gefahr,<br />

die Übersicht zu verlieren. Daher gibt es in<br />

der Produktion von Wenzel sehr viele digitalisierte<br />

Arbeitsplätze. Die Verwendung von<br />

Papier wurde stark reduziert. Die dritte Säule<br />

ist das ganze Thema Online-Marketing<br />

und Social Media. Die virtuelle Messe beispielsweise,<br />

die wir statt der Control veranstaltet<br />

haben, war ein großer Erfolg – mit<br />

vielen internationalen Teilnehmern.<br />

:: Sie sagen, dass sich die gesamte<br />

Messtechnik digitalisiert. Wie groß ist die<br />

Herausforderung, dies umzusetzen?<br />

Wenzel-Schinzer: Die Digitalisierung lässt<br />

sich nicht umkehren. Sie ist aber im Detail<br />

viel aufwändiger als man denkt. Wenn wir<br />

etwa als mittelständischer Anbieter ein Digitalisierungsprojekt<br />

mit einem großen<br />

Kunden machen, dann hat dieser stets sehr<br />

individuelle Ansätze. Es gibt noch keine digitalen<br />

Standards. Unsere Lösungen werden<br />

also bei jedem Kunden quasi neu erfunden.<br />

Der Integrationsaufwand ist extrem hoch.<br />

Man kann die Situation mit der in der klassischen<br />

IT in der Zeit vor SAP vergleichen. Das<br />

wird sich in den kommenden zehn Jahren<br />

noch deutlich verändern müssen.<br />

:: Es fehlt also an Standards für die Verknüpfung<br />

von Maschinen unterschiedlicher<br />

Hersteller. Aber genau dies ist doch das Ziel,<br />

das man mit OPC UA erreichen möchte.<br />

Wenzel-Schinzer: Genau. Dazu gibt es auch<br />

eine Initiative des VDMA, an der wir mitwirken.<br />

Insgesamt beteiligen sich zehn Firmen,<br />

von denen alle gewillt sind, miteinander zu<br />

arbeiten. Aber wir versuchen dort schon seit<br />

drei Monaten die Use Cases zu bestimmen,<br />

die mal standardisiert werden sollen. Und<br />

zu Beginn kamen wir auf sehr sehr viele Use<br />

Cases. Nun wird versucht, dies zu reduzieren<br />

und einen gemeinsamen Nenner zu finden.<br />

Aber das ist nicht einfach. Jeder Anbieter<br />

hat seine eigenen Vorstellungen.<br />

:: Sie haben schon die IT-Branche erwähnt.<br />

Glauben Sie, dass es auch in der Messtechnik<br />

ähnlich laufen könnte und ein großer<br />

Anbieter irgendwann seinen eigenen<br />

Standard durchdrückt?<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 7


:: Management<br />

Wenzel-Schinzer: Ich will es nicht ausschließen.<br />

Aber wenn das passiert, dann wird es<br />

keiner der Messtechnikhersteller sein. Dann<br />

kommt ein Anbieter wie Google und räumt<br />

den Laden neu auf. Das hoffe ich zwar nicht.<br />

Aber wenn wir als Messtechnikhersteller keine<br />

Einigung finden, dann wird es passieren.<br />

:: Es könnte passieren, weil die Menge an<br />

Daten in der Messtechnik extrem zunimmt.<br />

Und daraus Erkenntnisse zu gewinnen,<br />

ist die große Herausforderung.<br />

Wenzel-Schinzer: In der Fertigungs-IT-Welt<br />

hat sich bisher noch nicht der eine beherrschende<br />

Player herausgestellt. Wir merken,<br />

dass die großen Bearbeitungsmaschinenhersteller<br />

wie Mazak oder DMG viel mehr<br />

mit uns reden wollen als früher, weil sie alle<br />

eine Verbundlösung brauchen. Aber es gibt<br />

nicht wie im IT-Bereich einen dominanten<br />

Anbieter wie etwa SAP oder Microsoft.<br />

:: Anbieter wie SAP, IBM oder Google haben<br />

viel Erfahrung mit der Analyse von Daten –<br />

und mit der Integration von IT.<br />

Genau diese Kompetenzen sind jetzt<br />

auch in der Messtechnik gefragt.<br />

Wenzel-Schinzer: Vor kurzem habe ich noch<br />

gesagt: Das Know-how kann nur von uns<br />

kommen. Kein Standardisierer ist dazu in<br />

der Lage. Aber mittlerweile bin ich der Meinung,<br />

wenn wir uns nicht beeilen, dann<br />

macht es jemand von außen. Denn die großen<br />

Top-100-Konzerne, die zu unseren Kunden<br />

zählen, arbeiten in der IT ohnehin schon<br />

mit Amazon Webservices oder Microsoft.<br />

Zur Person<br />

Prof. Dr. Heiko Wenzel-Schinzer ist Geschäftsführer<br />

und Chief Digital Officer der Wenzel Group.<br />

Er hält außerdem eine Professur an der Hochschule<br />

Merseburg für ABWL, Prozessmanagement und<br />

Business Consulting. Dort lehrt und forscht er im<br />

Bereich der Optimierung und Digitalisierung der<br />

betrieblichen Prozesse.<br />

Trotz Künstlicher Intelligenz kann auch künftig in der Fabrik auf die Messtechnikexpertise<br />

von Menschen nicht verzichtet werden, so die Einstellung des Wenzel-Managers<br />

Bild: Ulrich Pfeiffer<br />

:: Inwiefern gibt es bei den Anwendern<br />

schon den konkreten Wunsch zu digitali -<br />

sieren?<br />

Wenzel-Schinzer: Es findet gerade ein<br />

großer Wandel statt bei den Anwendern,<br />

die mit unseren Technologien arbeiten. Der<br />

Messtechniker im Messraum hatte klar umrissene<br />

Aufgaben. Wenn jetzt aber die Messtechnik<br />

an oder in die Linie auf den Shop -<br />

floor wandert, dann nutzt der Werker dort<br />

viele verschiedene Maschinen – zum Beispiel<br />

mal ein Messgerät oder mal eine Bearbeitungsmaschine.<br />

Diese Anwender möchten<br />

am liebsten nur noch einen Start-Stop-<br />

Button drücken. Das Messgerät soll messen<br />

und dem Nutzer sagen, ob ein Teil i.O. oder<br />

n.i.O. ist. Und Künstliche Intelligenz soll<br />

dann auswerten, wo der Fehler liegt. Das ist<br />

herausfordernd. Denn wir müssen jetzt Systeme<br />

bauen, die jeder bedienen kann. Aber<br />

trotzdem soll ein wertvolleres Ergebnis herauskommen<br />

als vorher. Und es wird noch<br />

viel anspruchsvoller werden.<br />

:: Was meinen Sie damit?<br />

Wenzel-Schinzer: Bei vielen unserer Projekte<br />

geht es darum, dass unsere Messtechnik<br />

die Abweichung zwischen Ist und Soll analysiert.<br />

Wenn die Messtechnik aber mit den<br />

Bearbeitungsmaschinn integriert im Verbund<br />

arbeitet – wer berechnet dann die Korrekturwerte<br />

für die Bearbeitungsmaschine?<br />

Manche Kunden erwarten, dass unsere Software<br />

dies tut. Das halte ich für schwierig.<br />

Ich finde es aber auch problematisch, wenn<br />

es die Bearbeitungsmaschine macht. Wenn<br />

die Maschinen das übernehmen sollen –<br />

und das werden sie mithilfe von Künstlicher<br />

Intelligenz künftig tun – dann stellt sich die<br />

Frage, wer im Unternehmen prüfen soll, ob<br />

alles in die richtige Richtung läuft. Der<br />

Mensch nimmt nach wie vor eine wichtige<br />

Rolle ein.<br />

:: Der Anwender gibt die Kontrolle ein<br />

Stück weit ab und lagert diese auf die<br />

Maschine aus.<br />

Wenzel-Schinzer: Der Messraum wird häufig<br />

vor allem als Kostenfaktor gesehen. Die<br />

Messraumkompetenz hat im Moment<br />

kaum eine Lobby. Und wenn die Losgrößen<br />

kleiner werden, dann hilft es nicht, wenn Ihnen<br />

der Messtechniker später erklärt, warum<br />

die Charge fehlerhaft war. Denn die ist<br />

dann schon verbaut. Aber auf dem Shop -<br />

floor kann der Anwender gar nicht über die<br />

gleiche Kompetenz verfügen wie der Messtechniker<br />

im Messraum.<br />

8 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


:: Aber wenn die Software immer mehr<br />

für den Menschen erledigen soll, kann es<br />

ja nur mithilfe von Künstlicher Intelligenz<br />

beziehungsweise Machine Learning<br />

funktionieren.<br />

Wenzel-Schinzer: Ja, richtig. Ich bin auch gar<br />

nicht gegen diese Entwicklung – im Gegenteil.<br />

Ich befürworte die Digitalisierung ja.<br />

Aber uns muss klar sein, dass die Entwicklung<br />

noch Zeit braucht. Das Spiel ist noch<br />

nicht entschieden. Daher kann es auch sein,<br />

dass für die Datenverarbeitung noch neue<br />

Player im Markt auftauchen werden.<br />

:: Sie haben gesagt, dass Qualitätssicherung<br />

und Messtechnik in der digitalen Fabrik<br />

wahrscheinlich noch wichtiger werden.<br />

Warum?<br />

Wenzel-Schinzer: Die Verantwortung, die<br />

wir bekommen, rückt deutlich näher an den<br />

Ursprung des Produktes. Früher hat man eine<br />

1000er Losgröße gefertigt und hat daraus<br />

eine Stichprobe gezogen. Dann hat die<br />

Messtechnik gesagt: Das Teil ist an dieser<br />

oder jener Stelle nicht in Ordnung. Anschließend<br />

wurde nachjustiert. Bei kleineren Losgrößen<br />

soll jedoch kein Stück die Fabrik verlassen,<br />

das schlecht ist. Also muss die Messtechnik<br />

nach vorne wandern und gewinnt<br />

an Bedeutung. Die Messtechnik wird wichtiger,<br />

weil wir immer weniger die Chance haben,<br />

uns im Nachhinein zu korrigieren. Ein<br />

gutes Beispiel dafür ist die additive Fertigung.<br />

Jedes Teil ist hier ein Unikat. Die Crux<br />

ist nun, dass dies am besten auch noch ohne<br />

den Menschen sichergestellt werden soll.<br />

Das wird eine große Herausforderung.<br />

:: Apropos additive Fertigung. Manche<br />

Experten gehen davon aus, dass durch<br />

die Coronavirus-Krise die Bedeutung des<br />

3D-Drucks steigt. Mit der Technologie<br />

könnte man, mehr vor Ort zu fertigen und<br />

weniger abhängig von Lieferketten werden.<br />

Wenzel-Schinzer: Das kann sein. Wenn wir<br />

im Moment über Projekte reden, dann geht<br />

es in vielen davon über die additive Fertigung.<br />

Viele Unternehmen haben jetzt diesen<br />

Impuls bekommen und beschäftigen<br />

sich stärker mit diesen Verfahren. Auch die<br />

großen Hersteller von Produktionsanlagen<br />

haben jetzt eigene Maschinen für die additive<br />

Fertigung im Portfolio. Und dafür ist<br />

dann die Computertomografie die perfekte<br />

Messtechnik. Diese Nachfrage spüren wir<br />

auch.<br />

:: Wenzel setzt also weiter stark auf die<br />

Computertomografie?<br />

Wenzel-Schinzer: Wir sehen den CT-Trend.<br />

Daher haben wir ein neues CT für die Mittelklasse<br />

entwickelt, das wir auf unserer virtuellen<br />

Messe vorgestellt haben. Von der Röhrenstärke<br />

passt es für die additive Fertigung.<br />

Mit diesem lässt sich auch Leichtmetall<br />

durchleuchten. Außerdem investieren wir<br />

sehr viel in die Bedienungsumgebung, also<br />

in die Software. Wir wollen die CT von dem<br />

Expertennimbus befreien und dafür sorgen,<br />

dass auch Nichtexperten die Technik sicher<br />

bedienen können.<br />

:: Was steht außerdem auf der Rodmap<br />

bei Wenzel?<br />

Wenzel-Schinzer: Wir sehen auch den Trend<br />

zu Nearline beziehungsweise Inline. Daher<br />

haben wir unsere Shopfloor-Familie jetzt<br />

abgerundet und eine große Maschine für<br />

den Einsatz in der Linie herausgebracht.<br />

Daneben setzen wir auf die Multisensorik.<br />

Unternehmen wollen sich nicht fünf<br />

Maschinen für fünf verschiedene Anwendungen<br />

in ihr Werk stellen. Stattdessen<br />

möchten sie mit einer Maschine taktil, optisch<br />

und auch Rauheit messen. Daher<br />

haben wir ein paar neue optische Sensoren<br />

vorgestellt – unter anderem einen optischen<br />

Sensor für die Rauheitsmessung. Wir<br />

gehen das Thema Multisensorik aber anders<br />

an als die Konkurrenz. Wir arbeiten mit<br />

einem Maschinenbett. Und auf diesem<br />

lassen sich verschiedene Anwendungen<br />

fahren. Daneben stehen auch die Vernetzung<br />

und die Integration unserer Technologien<br />

weiter auf der Roadmap.<br />

:: Was denken Sie: Könnte der Trend zur<br />

Vernetzung und zur Integration für eine<br />

weitere Konsolidierung im Markt sorgen?<br />

Unternehmen könnten verstärkt auf große<br />

Anbieter setzen, um Lösungen aus einer<br />

Hand zu kaufen, die dann auch miteinander<br />

verknüpft sind.<br />

Wenzel-Schinzer: Wenzel investiert sehr<br />

stark in diese Themen. Wir beschäftigen<br />

mittlerweile viel mehr Software- als Hardware-Entwickler.<br />

Von unseren 600 Mitarbeitern<br />

sind mehr als 50 in der Software-Entwicklung<br />

tätig. Kleinere Anbieter als wir<br />

werden dazu kaum in der Lage sein. Das<br />

heißt, diese müssen mit Partnerlösungen<br />

arbeiten oder sich einem anderen Hersteller<br />

anschließen. Und die Kunden sagen sich<br />

möglicherweise: Bevor ich mich auf jemanden<br />

einlasse, der es auf die Dauer nicht<br />

durchhält, gehe ich lieber zu einem der größeren<br />

Anbieter. Daher glaube ich, dass es eine<br />

weitere Konsolidierung geben wird. ■<br />

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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 9


:: Management<br />

Die additive Fertigung hat sich entwickelt, die Qualitätssicherung gewinnt daher an<br />

Bedeutung Bild: Andrey Amyagov/stock.adobe.com<br />

Qualitätssicherung in der additiven Fertigung<br />

Online-Foren zum 3D-Druck<br />

Der 3D-Druck stellt die Qualitätskontrolle vor Herausforderungen. Daran ändert auch das Coronavirus<br />

nichts. Daher findet das Forum „QS in der additiven Fertigung“ nun virtuell statt. In drei<br />

Webinaren am 1. und 2. Juli werden Experten aus Industrie und Forschung über Lösungen und<br />

Praxiserfahrungen rund um die Qualitätssicherung von additiv hergestellten Bauteilen sprechen.<br />

Der Autor<br />

Markus Strehlitz<br />

Redaktion<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Die additive Fertigung hat sich entwickelt.<br />

Während in der Vergangenheit vor allem<br />

Prototypen hergestellt wurden, geht es nun<br />

auch um die Produktion von Bauteilen, die<br />

tatsächlich im Einsatz sein. Somit gewinnt<br />

auch die Qualitätssicherung an Bedeutung.<br />

Grund genug für der Redaktion von <strong>Quality</strong><br />

<strong>Engineering</strong>, sich nun bereits zum dritten<br />

Mal diesem Thema in einer eigenen Veranstaltung<br />

zu widmen. Im Gegensatz zu<br />

den ersten beiden Malen wird das Forum<br />

„Qualitätssicherung in der additiven Fertigung“<br />

aufgrund der Coronavirus-Pandemie<br />

dieses Jahr allerdings nicht als Präsenzveranstaltung<br />

am Fraunhofer Institut für Produktionstechnik<br />

und Automatisierung (IPA)<br />

stattfinden.<br />

Stattdessen werden am 1. und 2. Juli Experten<br />

aus Industrie und Forschung in drei<br />

Webinaren über die Herausforderungen<br />

und technischen Möglichkeiten sprechen,<br />

die es rund um die Qualitätskontrolle von<br />

additiv hergestellten Bauteilen gibt.<br />

Die Themen der ursprünglichen Präsenzveranstaltung<br />

werden aber für die Online-<br />

Variante übernommen. So beschäftigt sich<br />

ein Webinar mit der Inline-Messtechnik: Die<br />

Qualität von additiv gefertigten Bauteilen<br />

wird heute in der Regel nach der Produktion<br />

überprüft. Doch ebenso wie in anderen Fertigungsbereichen<br />

wird es künftig auch möglich<br />

sein, die erforderlichen Parameter inline<br />

zu überprüfen – also bereits während des<br />

Druckvorgangs.<br />

Bauteil und Prozessparameter im Blick<br />

Dafür kann zum Beispiel Computertomografie<br />

(CT) in die Linie eingebunden werden.<br />

„Wir arbeiten bereits mit Inline-CT-Anlagen.<br />

Und ich kann mir vorstellen, dass wir das<br />

auch auf die additive Fertigung ausweiten<br />

werden“, berichtete etwa Anian Gögelein,<br />

Verfahrenspezialist Optische Tomografie bei<br />

MTU Aero Engines, auf einem Roundtable<br />

zur additiven Fertigung, den <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

im vergangenen Jahr veranstaltete.<br />

Außerdem geht es für gute Ergebnisse<br />

verstärkt darum, die Prozessparameter der<br />

Maschinen im Blick zu haben. Dafür stehen<br />

10 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Monitoring-Tools zur Verfügung beziehungsweise<br />

befinden sich in der Entwicklung.<br />

Kunststoffverarbeiter Hachtel arbeitet<br />

beim 3D-Druck bereits mit Inline-Prozessüberwachungs-Tools.<br />

„Damit wird der Prozess<br />

geprüft, aber auch nahe stehende Parameter<br />

wie zum Beispiel die Temperatur“,<br />

sagte Yasin Gönenc, Bereichsleiter Additive<br />

und CT-Technologien bei Hachtel auf dem<br />

Roundtable. „Bei einem Kunststoffdrucker<br />

sind wir gerade in der Entwicklung, einen<br />

Prozess zu schaffen“, so Gönenc weiter.<br />

Zu den Themen, die in dem Webinar zur<br />

Inline-Messtechnik behandelt werden sollen,<br />

zählen unter anderem:<br />

• Inline-Analyse im durchgängigen Qualitätssicherungsprozess<br />

für Pulverbettverfahren<br />

• In-situ-Prozessüberwachung in der additiven<br />

Fertigung von Metallen<br />

Serienfertigung braucht Automatisierung<br />

In einem zweiten Webinar wird die automatisierte<br />

Qualitätssicherung im Mittelpunkt<br />

stehen. Denn die effiziente Serienfertigung<br />

im 3-Druck funktioniert auf Dauer nur,<br />

wenn die Prozesse hochgradig automatisiert<br />

werden. In dem Online-Forum soll daher<br />

gezeigt werden, mit welchen Lösungen<br />

sich dies heute realisieren lässt.<br />

Zu den geplanten Vorträgen gehören unter<br />

anderem:<br />

• Praxisbericht der Firma Cirp: Durch permanente<br />

Überwachung von Einflussgrößen<br />

zur robusten additiven Kleinserienfertigung<br />

von Kunststoffteile<br />

• Automatisierte Qualitätssicherung entlang<br />

der Prozesskette – vom Pulver bis<br />

zum Bauteil<br />

• Qualitätssicherung und Typenerkennung<br />

durch optische Messtechnik<br />

Das dritte Webinar wird sich mit Künstlicher<br />

Intelligenz (KI) beziehungsweise Machine<br />

Learning beschäftigen. Lösungen auf Basis<br />

von KI erleichtern Anwendern schon jetzt<br />

die Arbeit in verschiedensten Bereichen.<br />

Auch bei der Qualitätskontrolle in der additiven<br />

Fertigung werden entsprechende<br />

Systeme bestimmte Aufgaben übernehmen.<br />

Dazu gehören zum Beispiel die Entwicklung<br />

und Verbesserung von Prozessen<br />

und die automatisierte Detektion und Bewertung<br />

von Prozessauffälligkeiten.<br />

„Das Hauptpotenzial für Machine Learning<br />

sehe ich in der Kombination der Einflussgrößen<br />

auf den Prozess und der Qualität,<br />

die dann am Ende tatsächlich heraus-<br />

kommt“, sagte etwa Ira Effenberger, Gruppenleiterin<br />

am Fraunhofer IPA, während des<br />

Roundtables zur QS in der additiven Fertigung.<br />

„Ich sehe große Möglichkeiten, additive<br />

Fertigungsprozesse mithilfe von Machine<br />

Learning zu optimieren und somit langfristig<br />

eine reproduzierbare Bauteilqualität zu<br />

erreichen.“<br />

Im Online-Forum werden die Experten<br />

Antworten auf folgende Fragen geben: Welche<br />

Möglichkeiten bieten KI-Systeme schon<br />

jetzt? Was können wir von der weiteren Entwicklung<br />

der KI-Technologien erwarten?<br />

Was sind die Herausforderungen? Wie verlässlich<br />

ist die KI in der Qualitätskontrolle?<br />

Ein Auszug der geplanten Vorträge:<br />

• Maschinelles Lernen bei der optischen<br />

Qualitätskontrolle von additiven Fertigungsverfahren<br />

• KI in der additiven Fertigung: Defekterkennung,<br />

Qualitätsprognose und Parameteroptimierung<br />

Es fehlt an Normen<br />

Ein weiteres wichtiges Thema für die additive<br />

Fertigung sind Richtlinien und Normen.<br />

Hier steht die Entwicklung im 3D-Druck<br />

noch am Anfang. Jeder Anwender ist quasi<br />

noch ein Pionier, lautete etwa eine der Botschaften<br />

des Experten-Roundtables.<br />

In den Webinar wird daher auch der Fragen<br />

nachgegangen, welche Normen schon<br />

vorhanden sind und an welchen Stellen es<br />

noch Nachholbedarf gibt. Dabei wird auch<br />

die DIN SPEC 17071 ein Thema sein. Konkret<br />

wird es um die Fragen gehen: Dienstleister<br />

mit Zertifizierung nach DIN SPEC 17071 –<br />

was heißt das, was bringt das?<br />

■<br />

Die Webinare im Überblick<br />

:: Mittwoch, 01.07. – 14 Uhr bis 15.30 Uhr.<br />

Inline-Messtechnik<br />

:: Donnerstag, 02.07. – 10 Uhr bis 11.30 Uhr.<br />

Automatisierte Qualitätssicherung<br />

:: Donnerstag, 02.07. – 14 Uhr bis 15.30 Uhr.<br />

Machine Learning/Künstliche Intelligenz<br />

Weitere Informationen zu den Webinaren sowie die<br />

Möglichkeit zur Anmeldung finden<br />

Sie unter:<br />

www.qe-online.de/webinarreiheadditive-verfahren<br />

Die Software<br />

für Prozessund<br />

Qualitätsmanagement<br />

Prozesse<br />

Berichte<br />

Datenschutz<br />

LDAP<br />

Mehrsprachigkeit Formulare<br />

Maßnahmen Social QM<br />

WIKI<br />

QM<br />

Validierung<br />

Matrixorganisation International<br />

Auditmanagement<br />

Schulungen<br />

Gefahrstoffmanagement<br />

Dokumente<br />

GxP<br />

Qualifikationen<br />

IMS<br />

Workflows<br />

Kennzahlen BPMN<br />

Compliance<br />

Schnittstellen<br />

Risikomanagement<br />

Fragenkataloge<br />

KVP<br />

ConSense GmbH<br />

info@consense-gmbh.de<br />

Tel.: +49 (0)241 | 990 93 93-0<br />

www.consense-gmbh.de<br />

Kontaktieren Sie uns!<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 11


:: Management<br />

Webinare geben Technologieüberblick<br />

Smart und einfach messen<br />

Webinare statt Control – in fünf Online-Foren zeigten Technikanbieter die Highlights aus<br />

Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung. Dabei ging es um Produktneuheiten und die<br />

aktuellen Trends. Was deutlich wurde: Die Lösungen werden einfacher bedienbar, die<br />

Messtechnik rückt in die Fertigung vor und Machine Learning gewinnt an Bedeutung.<br />

Der Autor<br />

Markus Strehlitz<br />

Redaktion<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Die Messe Control ist ein fester Termin im Jahr für alle,<br />

die sich mit Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung<br />

beschäftigen. Dort kann man sich über die technische<br />

Neuheiten und aktuellen Trends informieren.<br />

Dies vor Ort zu tun, war dieses Jahr zwar nicht möglich.<br />

Doch mit der Reihe „Webinare statt Control“ brachte<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> alle wichtigen Informationen zu<br />

den Interessierten ins Home Office oder an den Büroarbeitsplatz<br />

– und zwar in Online-Form. In fünf Web-Foren<br />

sprachen Experten über Produkt-News und Trends, so<br />

wie sie es normalerweise in den Messehallen in Stuttgart<br />

getan hätten. Die Themen: QS-Systeme/Software,<br />

Koordinatenmesstechnik, Computertomografie, optische<br />

Messtechnik und Oberflächenmesstechnik.<br />

Die Webinare waren gespickt mit Highlights der<br />

Qualitätssicherung und des Qualitätsmanagements. So<br />

präsentierte zum Beispiel Bernd Becker, Chief Technology<br />

Strategist bei Faro, den neuen 3D-Machine-Vision-<br />

Sensor seines Unternehmens. Daniel Fischer und Matthias<br />

Krieger von Renishaw sprachen über einen neuen<br />

Kamerasensor für ihr Videomessystem Revo. Und Aerotech-Geschäftsführer<br />

Norbert Ludwig stellte die neue<br />

Steuerungsplattform Automation 1 vor.<br />

Software wird zum entscheidenden Faktor<br />

Die Webinare zeigten aber nicht nur Produktneuheiten.<br />

Sie verdeutlichten auch, in welche Richtung die Entwicklung<br />

geht. Sie machten die derzeitigen Trends sichtbar.<br />

Dazu zählt die Digitalisierung. Die Menge an Daten,<br />

die in der Messtechnik zur Verfügung steht, wächst stetig<br />

an. Software wird zunehmend zum entscheidenden<br />

Faktor im Qualitätsmanagement und der Qualitätssicherung.<br />

Und sie ist nicht mehr nur Experten vorbehalten. Die<br />

Lösungen lassen sich zunehmend einfacher bedienen.<br />

So berichtete zum Beispiel Kurt Gailer, Mitglied der Geschäftsleitung<br />

bei IMS, dass Usability eines der wichtigsten<br />

Entwicklungsthemen in seinem Unternehmen<br />

sei. „Anwender erwarten, dass Applikationen einfacher<br />

12 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Geballte Expertise: Jedes Webinar wurde mit einer<br />

Abschlussdiskussion beendet, an der alle Sprecher<br />

teilnahmen Bild: <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

und intuitiver werden. Sie müssen sich ohne großen<br />

Lernaufwand nutzen lassen“, so Gailer, dessen Unternehmen<br />

integrierte Managementsysteme anbietet.<br />

Jörg Schneider berichtete im Webinar, dass das Thema<br />

einfache Bedienbarkeit beim CAQ-Anbieter iqs ganz<br />

oben aufgehängt sei. „Die Geschäftsleitung gibt die<br />

Designrichtlinien vor“, sagte Schneider, der bei iqs für<br />

den Vertrieb zuständig ist.<br />

Nur noch auf den richtigen Knopf drücken<br />

Usability ist aber nicht nur im Qualitätsmanagement<br />

gefragt. Software sorgt auch dafür, dass Maschinen einfacher<br />

genutzt werden können. Das gilt etwa für die<br />

Schichtdickenmessgeräte von Hitachi, wie Johannes<br />

Eschenhauer erklärte, Business Development Manager<br />

für die Region EMEA. Der Anwender werde Schritt für<br />

Schritt durch die Bedienung geführt und müsse nur<br />

noch den richtigen Knopf drücken. „Ein Experte wird<br />

nicht benötigt.“<br />

Henning Mansel, Produktmanager bei Carl Zeiss Industrielle<br />

Messtechnik, erläuterte, was Usability bei den<br />

Automatisierungslösungen seines Unternehmens bedeutet.<br />

Diese können sowohl den Bediener als auch das<br />

Bauteil selbstständig identifizieren. Anschließend wird<br />

das Messprogramm geladen. Der Bediener setzt das<br />

Werkstück dann nur noch auf die Palette und startet<br />

den Prozess.<br />

Ludwig von Aerotech wies jedoch daraufhin, dass<br />

Usability nicht nur für den Bediener der Maschine, sondern<br />

auch für den Programmierer wichtig sei. „Wenn<br />

dieser sich ständig in neue Programmiersysteme hineindenken<br />

muss, wird seine Arbeit sehr aufwändig.“<br />

Dass einfache Bedienbarkeit auch in der Computertomografie<br />

(CT) eine wichtige Rolle spielt, hoben die Experten<br />

des entsprechenden Webinars hervor. „Beim industriellen<br />

Einsatz der CT gibt es nicht den Anspruch,<br />

das Maximum aus der Maschine herauszuholen, sondern<br />

dass jeder Bediener mit kurzer Einweisung zu einem<br />

reproduzierbaren Ergebnis kommt“, so Gábor Szabó,<br />

Sales Account Manager bei Nikon Metrology. Er geht<br />

daher davon aus, dass die Bedienung der CT-Geräte<br />

künftig noch einfacher werden wird.<br />

Auch Benedikt Krist, Anwendungsingenieur CT bei<br />

Zeiss, glaubt, dass die Bedienerfreundlichkeit in Sachen<br />

CT sich weiter erhöhen wird. Das gelte sowohl für die<br />

Auswertung der Ergebnisse als auch schon für das Finden<br />

der richtigen Parameter beim Einsatz der Technik.<br />

Wie die Entwicklung zur Usability mit einem weiteren<br />

Trend zusammenhängt, erläuterte Benjamin Becker<br />

von Volume Graphics. Er wies daraufhin, dass die Computertomografie<br />

wie die Messtechnik generell verstärkt<br />

in die Fertigung vorrücke. „Je mehr es in die Linie geht,<br />

desto einfacher werden die Bedienkonzepte“, so Becker.<br />

Der Grund: In der Fertigung arbeitet nicht mehr der<br />

Messtechnikexperte mit den Geräten. Der Bediener<br />

muss dort mit vielen verschiedenen Technologien umgehen<br />

können, insofern darf die Bedienung nicht zu<br />

spezialisiert sein.<br />

Neue Anwendergruppen<br />

QE auf Linkedin<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> ist jetzt auch au f Linkedin zu finden. Wer sich über die neuesten Meldungen<br />

und Trends in Sachen Qualitätssicherung und Qualitätsmanagement informieren möchte,<br />

kann dies nun auch in dem sozialen Netzwerk tun, das auf berufliche und fachliche<br />

Kontakte spezialisiert ist. Auf ihrem Linkedin-Profil postet die QE regelmäßig<br />

Artikel, Infos zu Events und viele andere wissenswerte News:<br />

www.linkedin.com/company/qe-online<br />

„Im Fertigungsbereich haben wir andere Zielgruppen“,<br />

sagte Gerd Schwaderer, Produktmanager für Messtechnik<br />

und CAD bei Volume Graphics, im Webinar zur Koordinatenmesstechnik.<br />

Daher müsse man sich auf andere<br />

Nutzer einstellen. „Die Highend-Anwender werden uns<br />

langsam ausgehen.“<br />

Auch Isra Vision sieht sich mit dieser Anforderung<br />

konfrontiert. „Wir versuchen jede technische Neuerung<br />

so aufzusetzen, dass man sie nicht nur mit Expertenwissen,<br />

sondern auch relativ einfach in der Fertigungsumgebung<br />

nutzen kann“, berichtete Wolfgang Berggold<br />

im Webinar zur Oberflächenmesstechnik. In den meisten<br />

Bereichen funktioniere das auch sehr gut. „Es gibt<br />

nur wenige Anwendungsfälle, wo Expertenwissen nötigt<br />

ist“, so Berggold, der bei Isra Vision für die Geschäftseinheit<br />

Precision Metrology zuständig ist.<br />

Das Messsystem Revo war einer der Schwerpunkte im<br />

Vortrag von Renishaw Bild: Renishaw<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 13


:: Management<br />

Faro präsentierte seinen<br />

neuen 3D-Machine-Vision-<br />

Sensor Bild: Faro<br />

Die zunehmende Integration der Messtechnik in die<br />

Linie ist auch für Renishaw ein wichtiges Thema. Laut Fischer<br />

arbeitet sein Unternehmen daran, die Systeme<br />

darauf einzustellen. „Es ist wichtig, auch in der Fertigung<br />

reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten“, so Fischer.<br />

„Wir beschäftigen uns daher unter anderem mit<br />

Temperaturkompensation und Genauigkeiten der Maschinen,<br />

um auch bei schwierigeren Umgebungsbedingungen<br />

noch gute Ergebnisse zu erzielen.“<br />

Technik nimmt dem Menschen Aufgaben ab<br />

Einfache Bedienbarkeit bedeutet auch, dass die Software<br />

dem Menschen bestimmte Aufgaben abnimmt.<br />

Dazu muss sie intelligent sein. Der zunehmende Einsatz<br />

von Künstlicher Intelligenz beziehungsweise Machine<br />

Learning, der mittlerweile viele Bereiche bestimmt, ist<br />

somit auch in der Qualitätssicherung und im Qualitätsmanagement<br />

zu sehen.<br />

Dort steht die Entwicklung zwar gerade erst am Anfang.<br />

Die Experten machten in den Webinaren aber<br />

deutlich, dass mit Lösungen auf Basis von Machine Learning<br />

zu rechnen ist. „Wir arbeiten auch an Künstlicher<br />

Intelligenz, um auf lokaler Ebene viel schneller Entscheidungen<br />

fällen zu können“, berichtete etwa Bernd Becker<br />

von Faro.<br />

Auf die Frage, mit welchen technischen Entwicklungen<br />

in den kommenden zwei Jahren bei Hitachi zu rechen<br />

sei, sagte Eschenhauer, dass sich sein Unternehmen<br />

ebenfalls mit Künstlicher Intelligenz beschäftige.<br />

Weitere Themen seien Big Data und das Internet der<br />

Dinge. Und Schwaderer bestätigte, dass auch Volume<br />

Graphics an Machine-Learning-Lösungen arbeite, um<br />

die Software für den Anwender einfacher nutzbar zu<br />

machen.<br />

Auch im Qualitätsmanagement kommt das Thema<br />

voran. So berichtete Schneider, iqs, von einem Projekt<br />

mit der RWTH Aachen, in dem mit KI gearbeitet wurde.<br />

Ziel war es, anhand der Aufzeichnung von verschiedenen<br />

Prozessparametern eine Vorhersage zu treffen, unter<br />

welchen Umständen und mit welchen Korrelationen<br />

Ausschuss produziert wird.<br />

Laut Gailer nutzt IMS die Möglichkeiten von Künstlicher<br />

Intelligenz, um die rollenbasierte Arbeit zu unterstützen.<br />

Auf dieser Basis kann das System dem Anwender<br />

genau die Informationen zur Verfügung stellen, die<br />

er seiner Funktion entsprechend erhalten muss und<br />

darf.<br />

In den Webinaren wurde aber auch deutlich, dass der<br />

Anwendung von Machine Learning Grenzen gesetzt<br />

sind. So sagte Herbert Daxauer von Zeiss im Webinar<br />

zur optischen Messtechnik, dass sich die Frage stelle,<br />

wie viel Intelligenz man künstlich erzeugen könne.<br />

Schließlich verfüge der Bediener einer Maschine bereits<br />

über viel Erfahrungswissen, das nicht einfach ersetzt<br />

werden könne.<br />

Machine Learning sei eine sehr leistungsfähige Methode,<br />

die auch genutzt werden solle, meinte Kai Gansel<br />

von Additive im Software-Webinar. „Man muss sich allerdings<br />

im Klaren darüber sein, dass es ein Werkzeug<br />

ist, das im besten Fall genau das tut, was es tun soll –<br />

nämlich einen Fehler zu erkennen“, so Gansel. „Es ist<br />

aber nicht dafür geeignet, Dinge zu verstehen“<br />

Außerdem hob er die Black-Box-Eigenschaft von<br />

Künstlicher Intelligenz hervor – dass also nicht nachvollziehbar<br />

ist, wie ein entsprechendes System zu seinen Ergebnissen<br />

kommt. Bei Machine Learning wisse man<br />

nicht, „was unter der Haube passiert“.<br />

Mehr Einsatz für die optische Messtechnik<br />

Neben diesen Entwicklungen zeigten die Webinare weitere<br />

Trends, die sich auf die einzelnen Technologien bezogen.<br />

So wird die Multisensorik an Bedeutung gewinnen.<br />

Laut Fischer arbeitet etwa Renishaw an weiteren<br />

Lösungen zu diesem Thema.<br />

Außerdem wird die optische Messtechnik ihre Einsatzfelder<br />

ausweiten können. So sagte etwa Ulrich Beck<br />

von Nikon Metrology, dass die Strukturen immer kleiner<br />

und daher die optischen Technologien zumindest in der<br />

Bauteilvermessung wichtiger werden.<br />

Auch Bruker Alicona will das Thema optische Messtechnik<br />

weiter vorantreiben, wie Geschäftsführer Christian<br />

Janko berichtete. Dabei gehe es unter anderem um<br />

die Aspekte einfache Bedienung und Automatisierung.<br />

Nach Meinung von Roland Fröwis von Zeiss wartet<br />

auf die Anbieter allerdings auch noch Arbeit. „Es gibt in<br />

der optischen Messtechnik noch einiges zu tun, etwa<br />

wenn es darum geht schnell und sicher zu messen“, so<br />

Fröwis. „Da werden wir in den kommenden Jahren noch<br />

einige Entwicklungen sehen.“<br />

■<br />

Webhinweis<br />

Die Webcasts aus der Reihe „Webinare statt Control“<br />

finden Sie auf der Website der QE<br />

unter:<br />

www.qe-online.de/qe-webinarreihe<br />

14 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


ZEISS<br />

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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 15


:: Management<br />

Um robuste Produkte auf höchstem Niveau, arbeitsteilig<br />

und effizient auf Basis von verfüg barem Unternehmenswissen<br />

zu entwickeln, bedarf es einer modernen<br />

webbasierten Technologie Bild: AndSus/stock.adobe.com<br />

Webbasierte Software für die FMEA<br />

Cloud schlägt Desktop<br />

Viele Unternehmen führen ihre Risikoanalysen immer noch mit eigenständigen<br />

Tabellenkalkulationen und Desktop-Anwendungen durch. Das sorgt für Daten-Silos und<br />

erschwert die Zusammenarbeit. Mit einer webbasierte Software dagegen lassen sich Abläufe<br />

optimieren und komplexe Zusammenhänge schon im frühen Entwicklungsprozess erfassen.<br />

Die Autorin<br />

Julia Meyer-Holderbaum<br />

Marketing<br />

Plato<br />

www.plato.de<br />

Ziel der FMEA ist das konsequente, dauerhafte Beseitigen<br />

von Fehlern durch Erkennen der Fehlerursachen.<br />

Darüber hinaus bezweckt diese Methode die Einführung<br />

nachweislich wirksamer Maßnahmen sowie das<br />

Vermeiden von Wiederholungsfehlern bei neuen Produkten<br />

und Prozessen durch Nutzung der gewonnenen<br />

Erkenntnisse. Die präventive Fehlervermeidung ist immerwirtschaftlicher<br />

als die nachträgliche Fehlerbeseitigung.<br />

Nicht zuletzt verspricht auch der disziplinübergreifende<br />

Wissensaustausch, die Steigerung des Qualitätsbewusstseins<br />

der Mitarbeiter und die geordnete sowie<br />

lückenlose Dokumentation der Fehler und Gegenmaßnahmen<br />

einen großen Mehrwert. Denken auf Systemebene<br />

ist erforderlich, auch um sich abzeichnende geopolitische<br />

und umweltrelevante Risiken und Bedrohungen<br />

zu untersuchen, die andernfalls nicht ausreichend<br />

ins Bewusstsein rücken könnten.<br />

Gut durchgeführte Risikoanalysen erfordern Input<br />

und Feedback von mehreren Informationsquellen und<br />

Personen aus der gesamten Organisation. Dokumentenbasiertes,<br />

lokales Arbeiten, doppelte Datenführung,<br />

Datensilobildung und eine Mischung verschiedener<br />

Softwaretools, die nur über Schnittstellen zusammenarbeiten,<br />

sind hierbei nur einige der möglichen Fehlerquellen.<br />

Um robuste Produkte auf höchstem Niveau, arbeitsteilig<br />

und effizient auf Basis von verfügbarem Unternehmenswissen<br />

zu entwickeln, bedarf es einer modernen<br />

webbasierten Technologie.<br />

Firmen müssen für transparente Lieferketten sorgen<br />

Dennoch führen die meisten Organisationen ihre Risikoanalysen<br />

immer noch mit eigenständigen Tabellenkalkulationen<br />

und Desktop-Softwareanwendungen<br />

durch. Die hier entstehenden Daten-Silos verhindern<br />

16 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


eine Priorisierung der richtigen Investitionen in der<br />

Fehlervermeidung und machen eine Zusammenarbeit<br />

von Entwicklungsteam und -mitgliedern aus verschiedenen<br />

Funktionen und Bereichen unmöglich.<br />

Mehr denn je müssen die Hersteller sicherstellen,<br />

dass sie in ihrer gesamten Lieferkette vollständige<br />

Transparenz für ihre eigene Einhaltung und die ihrer<br />

Zulieferer haben. Hinzu kommen neue Vorschriften und<br />

Standards, die Unternehmen bei ihren Entscheidungen<br />

mehr und mehr in die soziale Verantwortung zwingen.<br />

Die Berücksichtigung des gesamten Produktlebens -<br />

zyklus ist hierbei unerlässlich.<br />

Produktentwicklung im rasanten Tempo<br />

Mit der FMEA gegen das Virus<br />

Die FMEA hilft auch, der aktuellen Corona-Krise zu begegnen.<br />

Ein Beispiel dafür ist das Unternehmen Laird Technologies, das<br />

thermische und elektromagnetische Lösungen zum Schutz<br />

elektronischer Anwendungen entwickelt. Die Unternehmensführung<br />

hatte im Januar eine Covid-19-Task-Force gebildet und in ihren vier<br />

Werken nahe der chinesischen Südküste eine Vielzahl an Maßnahmen<br />

zum Schutz ihrer 3.400 Mitarbeiter und damit gegen die<br />

Verbreitung des Virus eingeleitet. Dabei waren sie sehr detailliert<br />

vorgegangen. Ihre Erfahrungen aus der Entwicklung hochkomplexer<br />

Elektronik- und Wireless-Produkte waren dabei hilfreich. Denn das<br />

Vorgehen zur Einschätzung der Risiken ist vergleichbar mit der von<br />

komplexen Produkten.<br />

„In den Meetings ermitteln wir die Ursache äußerst präzise.<br />

Das hat uns geholfen, Probleme mit dem Coronavirus vor anderen<br />

zu erkennen. Tatsächlich verwendeten wir auch die FMEA-Methode<br />

für die Fehlermöglichkeitsanalyse, um effektiv vorherzusagen, was<br />

schief gehen könnte. Das hat uns geholfen, sehr viele potenzielle<br />

Probleme zu identifizieren, die auf uns zukommen könnten“, sagt<br />

Sheetoh Waichong, Vizepräsident der Laird-Werke in Asien und<br />

darüber hinaus Leiter der Covid-19-Task-Force des Unternehmens.<br />

Wir leben in einer verbraucherorientierten Welt und als<br />

solche bewegen sich Produktentwicklung und Innovation<br />

in einem rasanten Tempo. Um profitabel zu bleiben,<br />

müssen Hersteller in der Lage sein, mit dem Tempo<br />

Schritt zu halten. Da Unternehmen darum wetteifern,<br />

als erste mit einem neuen Konzept auf den Markt zu<br />

kommen, kann die Versuchung groß sein, bei der Qualität<br />

Kompromisse einzugehen.<br />

Die Hersteller müssen jedoch streng sein und dürfen<br />

keine Abstriche machen. Eine schnelle Markteinführung<br />

bedeutet, dass Unternehmen in ihrem Innovationsmanagement<br />

strukturierter vorgehen müssen. Großartige<br />

Produktideen dürfen nicht dem Zufall überlassen oder<br />

Risiken ausgesetzt werden.<br />

Zukunftsorientierte Ingenieure sind nicht mehr<br />

bereit, mit einer Software zu arbeiten, die dafür konzipiert<br />

ist, auf einem Desktop zu bleiben. Sie erwarten<br />

eine webbasierte Software, die deren Arbeitsabläufe<br />

optimiert und in der frühen Phase des Entwicklungsprozesses<br />

komplexe Zusammenhänge sowie Wechselwirkungen<br />

zueinander erfasst. Ein gemeinsames Systemverständnis,<br />

vernetzte Zusammenarbeit und transparente<br />

Entwicklungsprozesse stellen die Weichen für den<br />

Wandel zum digitalen <strong>Engineering</strong>.<br />

■<br />

<br />

DER MESSEVERBUND FÜR MASCHINENBAU UND ZULIEFERINDUSTRIE<br />

2. – 5. MÄRZ 2021<br />

www.messe-intec.de<br />

www.zuliefermesse.de<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 17


:: Management<br />

Analog ist manchmal besser<br />

Videokonferenzen sind derzeit das Mittel der Wahl, wenn es um die Kommunikation zwischen<br />

Mitarbeitern geht. Aber können sie auch das persönliche Bewerbungsgespräch vor Ort ersetzen?<br />

Es gibt einige Punkte, die dagegen sprechen.<br />

Die Coronavirus-Krise hat uns immer noch fest im Griff.<br />

Unsere bewährten Abläufe – ganz zu schweigen von<br />

den gesundheitlichen und wirtschaftlichen Folgen –<br />

werden gerade empfindlich gestört.<br />

Der Mensch versucht, das Sinnvollste in der aktuellen<br />

Situation möglich zu machen und mit interaktiven<br />

Mitteln, wenn es schon nicht persönlich geht, weiter<br />

produktiv zu bleiben. Immer häufiger treten Worte wie<br />

Homeoffice, Videokonferenz, Video Calls, Telefonkonferenzen<br />

in unserem täglichen Sprachgebrauch auf.<br />

Aber wie sieht dies denn nun eigentlich im Personalbereich<br />

aus – insbesondere im Recruiting-Prozess? Sind<br />

denn überhaupt persönliche Gespräche zukünftig noch<br />

notwendig und sinnvoll?<br />

Personal & Karriere<br />

Die Beratungsgruppe<br />

wirth + partner informiert<br />

regelmäßig über Personal<br />

und Karriere,<br />

www.wirth-partner.com<br />

Die Autorin:<br />

Ivonne Pechmann<br />

Videokonferenz hört sich doch eigentlich gar nicht so<br />

schlecht an. Der Bewerber muss die Wohnung nicht für<br />

ein Vorstellungsgespräch verlassen. Er muss sich nicht<br />

stundenlang in einem Anzug oder Kostüm mit dem Zug,<br />

Flugzeug oder Auto durchs halbe Land bewegen. Und er<br />

spart dabei auch noch Zeit, Aufwand und Reisekosten.<br />

Zu guter Letzt wird auch noch die Umwelt geschont.<br />

Ein gemeinsamer Kaffee nimmt die Nervosität<br />

Effizient hört sich das schon an. Ist diese Variante aber<br />

für beide Seiten – Bewerber/Kandidat und Unternehmen<br />

– zielführend und ergebnisorientiert?<br />

Nein, denn im Vergleich zu einer Videokonferenz gibt<br />

es einige Punkte, die für ein persönliches Treffen vor Ort<br />

sprechen:<br />

• Persönliches Kennenlernen ist wichtig. Ein erster<br />

Händedruck, ein gemeinsamer Kaffee verbunden mit<br />

Small Talk können die Nervosität etwas eindämmen<br />

und die Persönlichkeit in einem anderen Licht erscheinen<br />

lassen.<br />

• Viele Informationen können nebenbei aufgenommen<br />

werden, die bei der finalen Entscheidung von beiden<br />

Seiten wesentlich sein könnten.<br />

• Der Bewerber kann eventuell Mitarbeiter des Unternehmens<br />

beobachten, bekommt ein Gefühl für die<br />

Stimmung beziehungsweise die Atmosphäre im Unternehmen,<br />

hat Einblick in die „normale“ Kleiderordnung,<br />

hat die Möglichkeit seinen zukünftigen Arbeitsplatz<br />

zu sehen oder sich mit potenziellen Kollegen<br />

auszutauschen.<br />

• Er kann die Reaktionen der Gesprächspartner besser<br />

beobachten, einschätzen und kann gegebenenfalls<br />

Unklarheiten „gerade rücken“, was über den Bildschirm<br />

eingeschränkt ist und durchaus auch zu Missverständnissen<br />

führen könnte.<br />

• Darüber hinaus kann es je nach Netzabdeckung und/<br />

oder technischen Voraussetzungen zu Verbindungsproblemen<br />

kommen. Das ist natürlich in einer Stresssituation<br />

wie in einem Bewerbungsgespräch nicht gerade<br />

förderlich. Mancher Gesprächspartner wird so<br />

leicht aus dem Konzept gebracht.<br />

• Es ist schwierig, ein Bauchgefühl neben den fachlichen<br />

Fakten zu entwickeln, denn Persönlichkeit,<br />

Eindruck und Auftreten sind entscheidend – wie<br />

eingangs erwähnt.<br />

• Es kommt zu Zeitverzögerungen im weiteren Bewerbungsprozess,<br />

da in der Regel nach einer Videokonferenz<br />

noch ein persönliches Gespräch folgen muss.<br />

Beide Seiten möchten ja nicht „die Katze im Sack<br />

kaufen“ .<br />

Bewerber müssen gewonnen werden<br />

Ein Video-Interview kann ein persönliches Gespräch in<br />

keiner Weise ersetzen. Es geht hierbei neben dem Auswahlprozess,<br />

in dem das Auftreten sowie die Persönlichkeit<br />

aber auch die fachliche Seite beleuchtet wird, ebenso<br />

um die Motivation (ausführliche Diskussion der Produkte<br />

und Technologien, Firmenführung) und Gewinnung<br />

qualifizierter potenzieller neuer Mitarbeiter oder<br />

Mitarbeiterinnen, die gerade im technischen Bereich in<br />

viel zu geringer Anzahl zur Verfügung stehen und nach<br />

wie vor viele Jobchancen haben.<br />

Sicherlich kann die Videokonferenz in gewissen Ausnahmefällen<br />

herangezogen werden – gerade in der aktuellen<br />

Situation, wenn Kandidaten sich über einen längeren<br />

Zeitraum im Ausland befinden oder eine große<br />

Menge von Bewerbungen vorliegen und man eine Vorselektion<br />

vornehmen möchte.<br />

■<br />

18 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Kraftakt für den Wiederanlauf<br />

Die Produktion in den Unternehmen läuft langsam wieder an und damit gibt<br />

es auch für das Qualitätsmanagement einiges zu tun. Neue Lieferstrukturen<br />

sowie Notfallpläne müssen gegebenenfalls aufgebaut werden. Wird jetzt<br />

nicht ordentlich geprüft, bewertet und korrigiert, ist der Weg zu erheblichen<br />

Haftungsrisiken eröffnet.<br />

„Jetzt wird wieder in die Hände gespuckt…“ – ein wenig<br />

zumindest. Die Industrien dieser Welt laufen schrittweise<br />

wieder an, auch die Automobilindustrie. Für einige<br />

stehen nun sehr arbeitsreiche Zeiten an. Dies betrifft<br />

auch und insbesondere die Qualitätsmanagement-Bereiche<br />

der Unternehmen.<br />

Es wird sich nun sehr schnell zeigen, ob die bisher<br />

existierenden Prozesse und Pläne geeignet sind und gut<br />

umgesetzt werden, oder ob Nachholbedarf besteht.<br />

Vorab: Niemand hat mit einer derartigen Entwicklung<br />

gerechnet. Es ist somit auch nicht verwunderlich,<br />

wenn es hier und da etwas stärker ruckelt. Selbst top<br />

aufgestellte Unternehmen mit durchdachten Notfallplänen<br />

haben diese in der Regel nie geprobt – und<br />

im kalten Wasser schwimmt niemand auf den ersten<br />

Metern gut.<br />

Aber was geschieht nun genau? Abgesehen davon,<br />

dass der Wiederanlauf nach einer (un-)geplanten Unterbrechung<br />

der Produktion an sich schon erhebliche<br />

Konsequenzen haben kann (so zum Beispiel Maßnahmen<br />

nach Ziffer 8.5.1.4 der IATF 16949 und nach kundenspezifischen<br />

Vorgaben), kommen direkt ein paar<br />

weitere Themen auf den Tisch: Einige Kunden fordern<br />

auf, die bereits existierenden Notfallpläne (IATF 16949<br />

Ziffer 6.1.2.3) zu überprüfen und gegebenenfalls an -<br />

zupassen. Dies kann erheblichen Aufwand bedeuten,<br />

da unter anderem Einkauf, Vertrieb, Produktion und<br />

Logistik abgefragt und die Ergebnisse bewertet werden<br />

müssen.<br />

Regionale Lieferanten bevorzugt<br />

Zudem stellen aber auch einige Kunden die Lieferketten<br />

neu auf. Teilweise geschieht dies im Rahmen des so genannten<br />

„Directed Buys“ (Setzteile), teils aber auch<br />

schlicht über die Forderung an den First-Tier-Lieferanten,<br />

neue, vornehmlich regional ansässige oder aber zumindest<br />

hinsichtlich der Risikofaktoren gut bewertete<br />

Sublieferanten zusätzlich einzusetzen.<br />

Erschwerend kommt hinzu, dass einige Unternehmen<br />

all diese Schritte parallel gehen möchten – oft<br />

auch in Projekten, die schon in der Serie sind. Dies hat<br />

weitere, teils erhebliche Konsequenzen im Rahmen der<br />

(Re-)Qualifizierung von Unternehmen, Produkten und<br />

Prozessen.<br />

Als wäre das alles nicht schon genug, darf man das<br />

eigene Unternehmen und dessen Haftungsexposition<br />

nicht außer Acht lassen. Es gilt, bei der Lieferantenauswahl<br />

und -qualifizierung sehr wachsam und genau zu<br />

sein, bestenfalls alle relevanten Inhalte und Bewertungen<br />

zu analysieren, zu dokumentieren und gegebenenfalls<br />

an die Kunden zu kommunizieren.<br />

Das kann soweit gehen, dass nicht nur komplexe<br />

Risikobewertungen (produkt- wie prozessorientiert)<br />

angestellt und umgesetzt werden müssen, sondern<br />

auch verstärkte Kontrollmaßnahmen bei Warenein- und<br />

-ausgang sowie in der Produktion durchzuführen sind.<br />

Die Regelungen haben sich nicht geändert<br />

Es wird Menschen geben, die nach dem „warum“ fragen<br />

werden. Die Antwort ist<br />

recht einfach: weil sich die<br />

rechtlichen Haftungsstrukturen<br />

nicht geändert<br />

Alles was Recht ist<br />

haben. Sei es auf der Gewährleistungsebene<br />

(§§<br />

Regelmäßige Beiträge<br />

377 HGB, 437 ff. BGB), sei<br />

zu rechtlichen Themen<br />

es im Bereich der Produktsicherheit<br />

(§ 3ff ProdSG),<br />

Rechtsanwälte,<br />

liefert Reusch<br />

in dem der Produkthaftung<br />

(§ 823 BGB, §§ 1ff<br />

Der Autor:<br />

www.reuschlaw.de<br />

ProdHaftG), im Hinblick<br />

Daniel Wuhrmann<br />

auf stoffrechtliche Vorgaben<br />

(zum Beispiel Reach-<br />

VO) oder aber auch im<br />

Hinblick auf die eigenen<br />

Versicherungen und deren Forderungen nach Erprobung<br />

von Produkten und der Anwendung ausreichender<br />

Sorgfalt.<br />

Prüft, bewertet, dokumentiert und korrigiert man<br />

jetzt nicht ordentlich, ist der Weg zu erheblichen Haftungsrisiken<br />

des eigenen Unternehmens eröffnet. Um<br />

diesen nicht zu gehen, helfen Strukturen. Es gilt<br />

Risikobereiche zu identifizieren und zu kategorisieren.<br />

Dem folgen Ableitungen aus den vorgenannten<br />

Rechtsquellen: Was sind die (An-)Forderungen und<br />

Sorgfaltsniveaus? Kombiniert man beides, erhält man<br />

zumindest grobe Raster. Hierdurch sollten alle nun folgenden<br />

Maßnahmen laufen und gefiltert werden.<br />

Neue Lieferanten und neue Lieferstrukturen haben<br />

immer das Potenzial, Probleme zu generieren. Das wird<br />

man nie vollständig verhindern können, aber man kann<br />

sich sorgfältig vorbereiten und damit die Wahrscheinlichkeit<br />

des Auftretens von Problemen verringern. Und<br />

das muss Maßgabe jedweden Handelns sein.<br />

■<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 19


:: Management<br />

Künstliche Intelligenz<br />

hilft in der digitalen<br />

Fabrik mit flexiblen<br />

Produktionssystemen,<br />

Bauteile mit hoher<br />

Qualität zu niedrigen<br />

Kosten zu produzieren<br />

Bild: Dataprophet<br />

Qualitätssicherung durch Künstliche Intelligenz<br />

Weniger Ausschuss durch<br />

vorausschauendes Handeln<br />

Bauteile mit hoher Qualität zu möglichst niedrigen Kosten zu produzieren – in der digitalen<br />

Fabrik mit flexiblen Produktionssystemen funktioniert dies nicht ohne den Einsatz von Künstlicher<br />

Intelligenz (KI). Sie ist heute bereits so weit entwickelt, dass Daten auch ohne menschliches<br />

Eingreifen vorausschauend, also noch schneller als in Echtzeit, korrigiert werden können.<br />

Der Autor<br />

Dr. Michael Grant<br />

CTO<br />

Dataprophet<br />

www.dataprohet.com<br />

Das Ziel der autonomen Fertigung ist nur über etliche<br />

Umwege zu erreichen. Denn schließlich ist die autonome<br />

Produktionsanlage keine einfache Maschine, die<br />

sich mit einem einzigen Knopfdruck einschalten lässt.<br />

Das KI-System muss einen Überblick über den gesamten<br />

Produktionsprozess behalten und den Mitarbeitern<br />

einer Produktionsanlage Vorschläge unterbreiten können,<br />

wie sich die Qualität weiter verbessern ließe. Nur<br />

so kann bei unterschiedlichsten Werkstoffen und Aufgaben<br />

ein qualitativ hochwertiges Ergebnis erreicht und<br />

damit das wirtschaftliche Risiko der Fertigung reduziert<br />

werden. Ein geringerer Ausschuss führt zu einer Vergrößerung<br />

der Produktionskapazitäten sowie zu einer Zunahme<br />

an qualitativ hochwertigen Teilen. Letztlich lässt<br />

sich durch den Einsatz von KI also die Effizienz ganzer<br />

Produktionssysteme steigern.<br />

In den meisten Fertigungsstätten wird heute im Laufe<br />

des Produktionsvorgangs eine Fülle an Daten erhoben<br />

und an die Konstruktions- oder Produktionsteams übermittelt.<br />

Ob sich diese Daten für eine Optimierung und<br />

Verbesserung der Produktionssysteme nutzen lassen,<br />

hängt immer noch wesentlich vom Forschergeist der zuständigen<br />

Mitarbeiter ab. Eine ganzheitliche Betrachtung<br />

oder Nutzung der Daten, die den gesamten Produktionsprozess<br />

im Blick hätte, erfolgt in der Regel nicht.<br />

Zudem wird die Analyse und Auswertung der erhobenen<br />

Daten häufig durch die Komplexität der Produktionssysteme<br />

erschwert. Mit den klassischen Arbeitsmethoden<br />

eines Ingenieurs lassen sich die technischen<br />

Vorgänge meist nicht genau abbilden. Ein Modell, mit<br />

dem sich ein Werkstoff vom Anfang einer Produktionskette<br />

bis hin zu dessen Ende genau verfolgen ließe, wäre<br />

20 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


so vielschichtig und umfangreich, dass die üblicherweise<br />

verwendeten Analysemethoden an ihre Grenzen stoßen<br />

würden. Auch die Rückverfolgbarkeit eines Bauteils<br />

ließe sich aufgrund der Komplexität der Produktionsvorgänge<br />

so kaum erreichen. Nur wenn ein Produktionssystem<br />

immer wieder Proben entnehmen und dadurch den<br />

Weg jeder einzelnen Komponente aufzeichnen würde,<br />

wären die komplexen Produktionsvorgänge für den<br />

Menschen noch in einzelnen Schritten nachvollziehbar.<br />

Die Lösung für dieses vielschichtige Problem ist ein<br />

spezielles Prozessleitsystem EES (Expert Execution System).<br />

Mit diesem haben Hersteller gleichzeitig den Anfang<br />

und das Ende eines Produktionsprozesses im Blick,<br />

ohne jeden Produktionsschritt einzeln nachverfolgen zu<br />

müssen. Auf diese Weise wird das Problem etwas anders<br />

angegangen: Wenn in jedem einzelnen Produktionsabschnitt<br />

verstanden wird, wie es zu einem qualitativ<br />

hochwertigen Ergebnis kommt, können schließlich<br />

auch Qualitätssteigerungen für die gesamte Produktionskette<br />

erreicht werden.<br />

Die vollständige Automatisierung einer Produktion<br />

setzt in der Regel bei der herkömmlichen Produktion an.<br />

Im Unterschied zur letzteren erfolgt die Steuerung der<br />

Produktionsprozesse bei der vollständig autonomen<br />

Fertigung jedoch verstärkt über die erhobenen Produktions-<br />

und Qualitätsdaten, denn nur so lassen sich die<br />

gewünschten Qualitätssteigerungen erreichen. Ausgangspunkt<br />

für eine vollständig autonome Fertigung ist<br />

also meist eine traditionelle Produktion mit manuellen<br />

Teilschritten. Allerdings ist auch der Aufbau einer neuen<br />

Produktionsstätte denkbar, in der von Anfang an ausschließlich<br />

vollständig automatisierte Fertigungsprozesse<br />

zum Einsatz kommen. Schließlich setzt diese lediglich<br />

einen umfangreichen Datensatz voraus, mit<br />

dem sich alle Produktionsprozesse hinreichend genau<br />

beschreiben lassen.<br />

Ein reaktives System entdeckt einen Qualitätsfehler oft<br />

erst am Ende der gesamten Produktionskette. Anschließend<br />

reagieren die Produktionsmitarbeiter und nehmen<br />

eine Reihe von Änderungen am System vor, um den<br />

Fehler für folgende Produktionszyklen zu korrigieren.<br />

Dieser Ansatz ist aus zwei Gründen problematisch: Erstens<br />

können die Mitarbeiter erst aktiv werden, wenn ein<br />

Fehler aufgetreten ist. Zweitens werden solange Waren<br />

minderwertiger Qualität produziert, bis die Fehlerursache<br />

behoben wurde.<br />

Präskriptives KI-System nimmt kleine Änderungen vor,<br />

um Qualitätsmängel künftig zu vermeiden<br />

Ein präskriptives KI-System funktioniert ganz anders:<br />

Hier geht es immer darum, jetzt eine kleine Änderung<br />

vorzunehmen, um in Zukunft Qualitätsmängel vermeiden<br />

zu können. Allein aufgrund der zu erwartenden<br />

Qualitätseinbußen werden also bereits einige Korrekturmaßnahmen<br />

angeordnet, um so die Kosten für Ausschuss<br />

oder Umprogrammierung zu reduzieren. Kommt<br />

ein reaktives KI-System zum Einsatz, wird hingegen abgewartet,<br />

bis ein Problem auftritt.<br />

Unternehmen können sich auf die autonome Produktion<br />

vorbereiten, indem sie Produktionsdaten erheben<br />

und speichern. Sobald in der Fertigung Produktionsdaten<br />

erhoben und gespeichert werden, können diese<br />

auch für Optimierungsprozesse genutzt werden. Wenn<br />

die Qualität verbessert werden soll, müssen außerdem<br />

alle Daten etwaiger Fehler genau aufgezeichnet werden,<br />

also Art, Entstehungsort und genaue Beschreibung.<br />

Die alleinige Feststellung, dass ein Fehler aufgetreten<br />

ist, reicht nicht aus. Nur so kann das KI-System<br />

die Problemursache selbstständig erkennen und entsprechende<br />

Anweisungen für die Maschine oder den<br />

Bediener daraus ableiten.<br />

■<br />

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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 21


:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />

Medizintechnik gerade jetzt ein attraktiver Markt für viele Firmen<br />

Das QM bleibt<br />

die große Hürde<br />

Durch die Covid-19-Pandemie stellen viele Unternehmen ihre Fertigung um – und produzieren<br />

Medizinprodukte, die derzeit besonders stark gefragt sind. Zwar hat die EU<br />

manche Konformitätsbewertungsverfahren gelockert. Doch generell ist die Branche<br />

stark reguliert und erfordert starke Maßnahmen hinsichtlich Qualitätsmanagement.<br />

Die Autorin<br />

Sabine Koll<br />

Redaktion<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Mitte März hatte die EU einen Aufruf zu dringend benötigten<br />

Produkten zum Schutz gegen das Covid-19-Virus<br />

gestartet. Darunter fielen Produkte für die persönliche<br />

Schutzausrüstung wie Schutzbrillen und Medizinprodukte<br />

wie etwa OP-Masken. Die Resonanz von produzierenden<br />

Unternehmen auf den Appell war riesig. „Bei<br />

uns alleine sind mehrere hundert Rückmeldungen eingegangen“,<br />

sagt Diethelm Carius, Referent der Arbeitsgemeinschaft<br />

Medizintechnik im VDMA, welche den<br />

Aufruf an ihre Mitglieder weitergeleitet hatte.<br />

Große Herausforderungen stellen für viele Unternehmen<br />

dabei Produkte dar, die als Medizinprodukte<br />

klassifiziert sind. Um ein Medizinprodukt in der EU in<br />

Verkehr bringen zu können, muss es alle anwendbaren<br />

EU-Richtlinien erfüllen und ein Konformitätsbewertungsverfahren<br />

erfolgreich durchlaufen. Dafür gelten<br />

Stand heute in Europa die Richtlinie über aktive implantierbare<br />

medizinische Geräte 90/385/EWG (kurz AIMD)<br />

und die Richtlinie über Medizinprodukte 93/42/EWG<br />

(kurz MDD). Ersetzt werden beide durch die im Mai<br />

2017 in Kraft getretene Medizinprodukteverordnung<br />

(MDR), die eigentlich nach einer dreijährigen Umsetzungsfrist<br />

im Mai 2020 die alten Richtlinien obsolet machen<br />

sollte. Eigentlich – denn auch hier sorgte das Coronavirus<br />

für Turbulenzen: Die EU hat im April den Geltungsbeginn<br />

der MDR auf den 26. Mai 2021 verschoben.<br />

Das heißt, Hersteller von Medizintechnik haben nun ein<br />

weiteres Jahr Zeit, um die Anforderungen der MDR zu<br />

erfüllen. Das heißt, alle Produkte – also auch Bestandsprodukte<br />

– müssen nach den Regeln der MDR einer neuen<br />

Konformitätsbewertung unterzogen werden.<br />

Je nach Risikoklasse des Medizinprodukts stehen dabei<br />

unterschiedliche Konformitätsbewertungsverfahren<br />

zur Auswahl. Die Klassifizierung berücksichtigt das potenzielle<br />

Risiko, das vom Medizinprodukt ausgeht und<br />

mit den Eigenschaften und der Herstellung der Produkte<br />

verbunden ist.<br />

„Generell benötigen Medizinprodukte eine CE-Kennzeichnung.<br />

Je nach Risikoklasse ist bei dem dafür notwendigen<br />

Konformitätsbewertungsverfahren die Mitwirkung<br />

einer Benannten Stelle notwendig“, erklärt<br />

Meinrad Kempf, Projektleiter beim Medizintechnik-<br />

Netzwerk Medical Mountains. Benannte Stellen sind<br />

unabhängige, staatlich zugelassene Drittunternehmen,<br />

die die Konformitätsbewertung im Auftrag der Medizinproduktehersteller<br />

durchführen. Das heißt, die benannten<br />

Stellen bewerten das vollständige Qualitätsmanagementsystem.<br />

Eine Ausnahme davon bilden Medizinprodukte der<br />

Risikoklasse I, die nicht steril sind beziehungsweise<br />

nicht über eine Messfunktion verfügen. Darunter fallen<br />

zum Beispiel OP-Masken. In dem Fall dürfen Hersteller<br />

sich die CE-Konformität selbst erklären. Das heißt, sie<br />

können das Zertifizierungsverfahren eigenständig<br />

durchführen. Dafür beauftragen sie einen Sachverständigen,<br />

der den Prototypen des Produkts anhand der<br />

22 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Für Schutzmasken, die in den Bereich medizinischer<br />

Mund-Nasen-Schutz (MNS) – also zum Beispiel<br />

OP-Masken – sowie filtrierende Halbmasken<br />

(FFP2 und FFP3) fallen, gibt es aktuell Sonderzu -<br />

lassungsverfahren in Deutschland<br />

Bild: JLO_FOTO/stock.adobe.com<br />

Richtlinien für Medizinprodukte prüft und eine sogenannte<br />

Erklärung zur Konformitätsbewertung anfertigt.<br />

Diese Medizinprodukte müssen den zuständigen nationalen<br />

Behörden gemeldet werden.<br />

Für viele Unternehmen stellt sich derzeit die Frage:<br />

Handelt es sich bei der Atemschutzmaske, die sie auf<br />

den Markt bringen wollen, um ein Medizinprodukt und/<br />

oder um persönliche Schutzausrüstung (PSA)? „Die Frage<br />

ist oft nicht zweifelsfrei zu beantworten“, betont Miriam<br />

Schuh, Rechtanwältin und Team Leader Healthcare<br />

bei Reuschlaw. „Nach der geltenden europäischen<br />

Richtlinie für Medizinprodukte gilt, dass Produkte, die<br />

vom Hersteller sowohl zur Verwendung als Medizinprodukt<br />

als auch als persönliche Schutzausrüstung bestimmt<br />

sind, auch den Anforderungen der europäischen<br />

PSA-Verordnung genügen müssen. Sowohl Medizinprodukte<br />

als auch PSA müssen danach einem Konformitätsbewertungsverfahren<br />

unterzogen werden, um ihre<br />

Sicherheit und Leistungsfähigkeit zu gewährleisten,<br />

und dürfen nur mit CE-Kennzeichnung auf dem europäischen<br />

Markt vertrieben werden.“<br />

Auch Risikoklasse I erfordert zum Teil<br />

die Mitwirkung einer Benannten Stelle<br />

Schon für Produkte der Risikoklasse I – wenn diese steril<br />

sind beziehungsweise über eine Messfunktion verfürgen<br />

– und aufwärts benötigen Hersteller für die CE-<br />

Kennzeichnung die Mitwirkung einer Benannten Stelle.<br />

„Der Weg dahin ist ein komplizierter Prozess, der auch<br />

die Produktionsprozesse umfasst und bei dem viele Normen<br />

und Standards einzuhalten sind“, so Kempf.<br />

„Von der ersten Idee bis zum Inverkehrbringen eines<br />

neuen Medizinprodukts dauert es zwischen zwei bis<br />

fünf Jahre. Das heißt, man braucht einen langen Atem“,<br />

stellt Carius klar. „Dass ein Unternehmen nun erstmals<br />

Kostenlose Normen<br />

DIN stellt in Absprache mit der Europäischen Kommission derzeit verschiedene,<br />

normalerweise kostenpflichtige Normen für medizinische Ausrüstung kostenlos<br />

zur Verfügung. Ziel ist es, dem wachsenden Mangel an Schutzmasken, -handschuhen<br />

und weiteren Covid-19-Produkten zu begegnen. Mit der Bereitstellung der<br />

Normen soll Unternehmen geholfen werden, die ihre Produktlinien umstellen<br />

wollen, um die so dringend benötigte Ausrüstung kurzfristig herzustellen. Der Einsatz<br />

von Normen kann dabei unterstützen, die Sicherheit von medizinischen Geräten<br />

und persönlicher Schutzausrüstung zu gewährleisten und Herstellern bei der<br />

Produktion praktische Hilfestellung zu geben. Zu den im Covid-19-Rahmen relevanten<br />

Normen für Masken gehören die DIN EN 14683 Medizinische Gesichtsmasken<br />

für Medizinprodukte sowie die DIN EN 149 für Persönliche Schutzausrüstung.<br />

Der Bezug erfolgt via Beuth Verlag über diese Webseite:<br />

http://hier.pro/Fo4v<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 23


:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />

Miriam Schuh, Rechtsanwältin<br />

bei Reuschlaw: „Einführer wie<br />

Händler, die ihren Pflichten<br />

nach PSA-Verordnung zur<br />

Gewährleistung eines<br />

(vereinfachten) Konformitäts -<br />

bewertungsverfahrens nicht<br />

nachkommen, sind mit dem<br />

Straf- und Ordnungswidrig -<br />

keitenkatalog des deutschen<br />

PSA-Durchführungsgesetzes<br />

konfrontiert“ Bild: Reuschlaw<br />

Meinrad Kempf, Projektleiter<br />

beim Medizintechnik-Netzwerk<br />

Medical Mountains: „Ich kann<br />

nachvollziehen, dass bei einem<br />

akuten Bedarf an Medizin -<br />

produkten wie in der jetzigen<br />

Krise kurzfristig die Zügel<br />

gelockert werden. Langfristig<br />

aber müssen die bestehenden<br />

Standards und Normen eingehalten<br />

werden“<br />

Bild: Medical Mountains<br />

komplexe Medizinprodukte zu fertigen beginnt, die in<br />

der jetzigen Krise einsetzbar sind, ist aufgrund der<br />

strengen Regularien praktisch nicht vorstellbar.“ Kempf<br />

bestätigt dies: „Ein schneller Switch vom Automobilzum<br />

Medizintechnikhersteller ist nicht möglich.“<br />

Doch Ausnahmen gibt es auch hier, wenn auch in<br />

Spanien: So montiert der zum Volkswagen gehörende<br />

Automobilhersteller Seat in einem Werk im spanischen<br />

Martorell nun Beatmungsgeräte statt Fahrgestelle für<br />

Autos. Die Beatmungsgeräte wurden gemeinsam mit<br />

einem Prototypen-Unternehmen aus Barcelona und der<br />

Unterstützung vieler Partner entwickelt – und inzwischen<br />

von der spanischen Zulassungsbehörde für Arzneimittel<br />

und Gesundheitsprodukte (AEMPS) für den<br />

klinischen Einsatz freigegeben. Nikolas Kuczaty, Geschäftsführer<br />

der AG Medizintechnik im VDMA, geht<br />

davon aus, dass Beatmungsgeräten in Spanien dringend<br />

benötigt werden, sodass die spanischen Behörden<br />

hier eine schnelle Sonderzulassung ermöglicht haben.<br />

Auch die bloße Zulieferung von Bauteilen, die einer<br />

hohen Risikoklasse zugeordnet sind – wie zum Beispiel<br />

Schläuche, die in die Lunge eingeführt werden – ist<br />

nicht problemlos möglich. Carius: „Ein Hersteller eines<br />

Medizinprodukts der Risikoklasse III wechselt nur ungern<br />

seine Zulieferer, weil er dann unter Umständen<br />

selbst eine neue Zertifizierung benötigt.“<br />

Neues Sonderzulassungsverfahren für<br />

Covid-19-Schutzmasken<br />

Erleichterungen gibt es derzeit allerdings für Medizinprodukte<br />

im Bereich Infektionsschutzausrüstung, genauer<br />

gesagt geht es um Schutzmasken, die in den Bereich<br />

medizinischer Mund-Nasen-Schutz (MNS) – also<br />

zum Beispiel OP-Masken – sowie filtrierende Halbmasken<br />

(FFP2 und FFP3) fallen. Für sie hat das Bundesinstitut<br />

für Arzneimittel und Medizinprodukte (Bfarm) am 6.<br />

April aufgrund des akuten Versorgungsengpasses ein<br />

Sonderzulassungsverfahren gemäß § 11 Abs. 1 des MPG<br />

erlassen. Das heißt, das reguläre Konformitätsbewertungsverfahren<br />

entfällt hier. Die Antragstellung erfolgt<br />

formlos. Hersteller von Medizinprodukten, die im direkten<br />

Zusammenhang mit der Situation zu Covid-19 stehen,<br />

füllen ein Formular aus und senden dieses zusammen<br />

mit einem formlosen Antrag auf Sonderzulassung<br />

nach § 11 MPG sowie aussagekräftigen Unterlagen per<br />

Mail an das Bfarm. In diesem Fall ist die Sonderzulassung<br />

derzeit außerdem kostenfrei.<br />

Das Bfarm in Bonn bemüht sich derzeit sehr darum,<br />

die entsprechenden Sonderzulassungen möglichst zeitnah<br />

und unbürokratisch zu erteilen. „Wir können diese<br />

Sonderzulassung bei Vorliegen der entsprechenden Unterlagen<br />

in ein bis zwei Tagen aussprechen“, sagte<br />

Bfarm-Präsident Karl Broich kürzlich gegenüber der Tageszeitung<br />

General-Anzeiger Bonn. Dies bestätigt auch<br />

die Wirtschaftskanzlei Taylor Wessing, die Unternehmen<br />

bei den Lizenzanträgen berät. Zu ihren Klienten gehört<br />

der Wäschehersteller Mey, bei dem der Prozess für<br />

die Zulassung eines neuen Mund-Nasen-Schutzes, ein<br />

Medizinprodukt der Risikoklasse 1, eine Woche dauerte.<br />

Unternehmen, die bislang noch keine Medizinprodukte<br />

hergestellt haben, haben eine weitere Besonderheit<br />

zu erfüllen, wenn sie nun medizinische Gesichtsmasken<br />

produzieren wollen: Sie müssen ihre Tätigkeit<br />

beim Deutschen Institut für Medizinische Dokumentation<br />

und Information (Dimdi) elektronisch über dessen<br />

Website anzeigen. Das Dimdi leitet die Anzeige an die<br />

zuständige Landesbehörde zur Registrierung weiter. Die<br />

Registrierung erst befugt Unternehmen, Medizinprodukte<br />

in Deutschland herzustellen und zu vertreiben.<br />

Unternehmen, die Masken ohne CE-Kennzeichen in<br />

Deutschland in Verkehr bringen wollen, müssen diese<br />

von einem anerkannten Labor (siehe Infobox rechts)<br />

prüfen lassen hinsichtlich der Anforderungen, die in der<br />

Norm DIN EN 14683:2019–6 vorgegeben sind.<br />

„Für Einführer und Vertreiber nicht CE-gekennzeichneter<br />

Produkte gelten dessen ungeachtet weiterhin die<br />

Anforderungen und Pflichten nach der PSA VO (EU)<br />

24 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


2016/425“, mahnt Rechtanwältin Schuh. „Es bleibt aber<br />

dabei, dass der Einführer gewährleisten muss, dass der<br />

Hersteller das Konformitätsbewertungsverfahren<br />

durchgeführt hat. Die Empfehlung kann sich zugunsten<br />

der Einführer und Händler mittelbar insofern auswirken,<br />

als das Konformitätsbewertungsverfahren an sich<br />

unter erleichterten Bedingungen durchgeführt werden<br />

kann. Das heißt aber auch, dass Einführer wie Händler,<br />

die ihren Pflichten nach PSA-Verordnung zur Gewährleistung<br />

eines vereinfachten Konformitätsbewertungsverfahren<br />

nicht nachkommen, mit dem Straf- und Ordnungswidrigkeitenkatalog<br />

des deutschen PSA-Durchführungsgesetzes<br />

konfrontiert sind.“<br />

Keine Sonderzulassungsverfahren<br />

für additiv gefertigte Medizinprodukte<br />

Die Lockerung der Zulassungsverfahren für Schutzmasken<br />

weckt weitere Begehrlichkeiten in der Industrie: So<br />

forderte auch Cecimo, der europäische Verband der<br />

Werkzeugmaschinenindustrie, für additiv gefertigt Medizinprodukte<br />

Sonderzulassungsverfahren. Cecimo-Mitglieder,<br />

die Schutzausrüstung fertigen wollten, beklagten<br />

die Blockade durch, regulatorische Anforderungen.<br />

Deshalb forderte der Verband die Politik auf, Additive-<br />

Manufacturing-Hersteller vorübergehend von den Anforderungen<br />

der Richtlinie über Medizinprodukte und<br />

Produkthaftung zu befreien. „Die Hersteller wollen helfen,<br />

aber eine solche Sonderregelung halte ich für gewagt“,<br />

betont VDMA-Experte Carius. „Die Gesetzgebung<br />

schreibt aus gutem Grund eine sorgsame Validierung<br />

von Medizinprodukten vor.“ Medical-Mountains-<br />

Mann Kempf kann nachvollziehen, dass bei einem akuten<br />

Bedarf kurzfristig die Zügel gelockert werden. „Langfristig<br />

aber müssen die bestehenden Standards und<br />

Normen eingehalten werden.“<br />

■<br />

Prüfstellen für Atemschutzmasken<br />

Als geeignete Prüfstellen für Covid-19-Atemschutzmasken nennt<br />

die Zentralstelle der Länder für Sicherheitstechnik:<br />

:: Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA), Sankt Augustin,<br />

www.dguv.de/ifa<br />

:: Dekra Testing and Certification, Stuttgart,<br />

www.dekra-testing-and-certification.de<br />

:: TÜV Nord Cert, Essen, www.tuev-nord.de<br />

:: Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e. V., Greiz,<br />

www.titv-greiz.de<br />

:: ift Rosenheim, Rosenheim,<br />

www.ift-rosenheim.de/atemschutzmasken<br />

:: TÜV Rheinland LGA Products, Köln, www.tuv.com<br />

Darüber hat das SKZ in Würzburg angekündigt, ab Ende Mai<br />

Prüfungen an Atemschutzmasken (FFP 1, FFP 2 und FFP 3)<br />

durchzuführen – etwa hinsichtlich Einatem- und Ausatem -<br />

widerstand sowie Durchlass von Partikeln.<br />

Fantastische Fünf<br />

Die Universalprüfmaschinen der AGS-X<br />

HC-Serie sind perfekt für Zug-, Biegeund<br />

Druckversuche in der Qualitätskontrolle.<br />

•Messungen höchster Präzision<br />

•Unterstützung aller Teststandards<br />

•Erweiterte Modellvielfalt<br />

•Effiziente Software-Pakete<br />

•Zahlreiches Zubehör für eine Vielzahl<br />

von Test-Möglichkeiten<br />

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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 25


:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />

Zukunftsfähiges Qualitäts- und Risikomanagement<br />

Beweglichkeit im Kopf<br />

macht resilient<br />

Die Corona-Krise zeigt: Es braucht ein Umdenken im Qualitätsmanagement. Die vorhandenen<br />

Instrumente für das Risikomanagement müssen genutzt, Risikobewertungen dynamisch<br />

angepasst werden. Agilität ist gefordert – sowohl im Mindset der Qualitätsmanager als auch<br />

in der Organisation. Und die Digitalisierung muss vorangetrieben werden.<br />

Der Autor<br />

Markus Strehlitz<br />

Redaktion<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Die Krise hat die Unternehmen unerwartet<br />

getroffen. So wie das auch für die gesamte<br />

Gesellschaft der Fall war. Nun sind die Firmen<br />

damit beschäftigt, die Scherben aufzukehren,<br />

zu schauen, was noch heil geblieben<br />

ist und wie sie sich aufstellen, um die kommende<br />

Zeit zu überstehen.<br />

Das Qualitätsmanagement nimmt dabei<br />

eine wichtige Rolle ein – besonders weil<br />

spätestens seit der Revision der ISO 9001<br />

das Risikomanagement ein elementarer Bestandteil<br />

eines QM-Systems ist. Risiken<br />

frühzeitig zu erkennen, ist ein wichtiger Faktor<br />

für eine erfolgreiche Unternehmensführung.<br />

Und diese Fähigkeit ist entscheidend,<br />

um für künftige Krisen gewappnet zu sein.<br />

„Seit Jahren befassen wir uns im Qualitätsmanagement<br />

und in der Qualitätssiche-<br />

26 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Das Qualitätsmanagement<br />

braucht einen stärkeren<br />

Austausch von Menschen,<br />

um Offenheit und Lern -<br />

bereitschaft zu erzeugen<br />

Bild: Blue Planet Studio/<br />

stock.adobe.com<br />

rung mit Risiken und dem Risikomanagement.<br />

Jetzt können wir zeigen, was wir können“,<br />

sagt Benedikt Sommerhoff, Leiter Innovation,Transformation<br />

und Themenmanagement<br />

bei der Deutschen Gesellschaft<br />

für Qualität (DGQ).<br />

Die nötigen Instrumente sind vorhanden.<br />

Software-Lösungen für das Qualitäts- oder<br />

integrierte Management bieten entsprechende<br />

Funktionen. Ein EDV-gestütztes Risikomanagement<br />

hilft laut Alexander Künzer,<br />

sich in dem vielfältigen Geflecht von Wechselwirkungen<br />

zurechtzufinden, die das Unternehmensgeschehen<br />

beeinflussen und<br />

mit Risiken in den verschiedenen Bereichen<br />

und in unterschiedlichen Ausmaßen behaftet<br />

sind.<br />

Künzer ist Risk Management Officer ISO<br />

31000 und Mitglied der Geschäftsführung<br />

beim Software-Anbieter Consense. Sein Unternehmen<br />

hat das hauseigene Managementsystem<br />

mit einem entsprechenden<br />

Modul ausgestattet. Dieses unterstütze eine<br />

systematische Risikoanalyse und -bewertung<br />

mittels Matrix im Risiko-Assessment<br />

sowie das Management von Kontrollen zur<br />

Risikobewältigung, berichtet Künzer,<br />

Ein systematisches Risikomanagement<br />

sollte ganz oben auf der Agenda von Unternehmenslenkern<br />

stehen. Doch dies ist häufig<br />

nicht der Fall. „Experten sprechen davon,<br />

dass im deutschen Mittelstand hier an vielen<br />

Stellen noch Nachholbedarf besteht“,<br />

sagt Künzer. Durch eine gelebte Risikokultur<br />

und ein elektronisches systematisches und<br />

funktionierendes Risikomanagement entstünden<br />

einem Unternehmen aber strategische<br />

Wettbewerbsvorteile, die im globalen<br />

Wettbewerb erfolgsentscheidend sein können.<br />

Risikobewertungen sind zu abstrakt<br />

Das Thema Risiko sei in den Unternehmen<br />

schwierig zu adressieren, meint Sommerhoff.<br />

„Viele Risikobewertungen, die ich auf<br />

Ebene des Qualitätsmanagements gesehen<br />

habe, sind sehr abstrakt.“<br />

Damit ein Risikomanagement funktionieren<br />

kann, muss es immer wieder in die<br />

Hand genommen werden. Sommerhoff fordert<br />

daher agile Risikobewertungen und<br />

Maßnahmenpläne. Schließlich erleben wir<br />

alle gerade, wie schnell sich die Situation<br />

immer wieder ändert – im Wochen- oder sogar<br />

im Tages-Rhythmus.<br />

Bewertungen, Pläne und Handeln sollten<br />

daher ebenso laufend aktualisiert werden.<br />

„Was immer wir uns zu einer Pandemie und<br />

ihren gesundheitlichen, wirtschaftlichen<br />

oder sozialen Folgen einmal überlegt haben<br />

– der Ereignisfall führt uns noch einmal<br />

deutlich vor Augen, dass solche Krisenpläne<br />

Ein systematisches Risikomanagement sollte ganz oben auf der<br />

Agenda von Unternehmenslenkern stehen Bild: Consense<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 27


:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />

„Die Krise führt dazu, dass Unternehmen<br />

überhaupt keine Planbarkeit mehr haben“,<br />

sagt Benedikt Sommerhoff von der DGQ<br />

Bild: DGQ<br />

„Was digitalisiert werden kann,<br />

wird auch digitalisiert“, sagt Lutz Krämer<br />

von Babtec Bild: Babtec<br />

des Qualitätsmanagements: dem PDCA-<br />

Zyklus. Dieser gilt als wichtiges Mittel zu<br />

Qualitätsverbesserung und schreibt folgende<br />

Reihenfolge vor: Zuerst wird geplant<br />

(Plan). Dann wird dies umgesetzt (Do). Anschließend<br />

werden die Maßnahmen überprüft<br />

(Check). Und letztlich werden diese<br />

entsprechend angepasst (Act).<br />

„Die Krise führt jedoch dazu, dass Unternehmen<br />

überhaupt keine Planbarkeit mehr<br />

haben“, sagt Sommerhoff. Daher müsse der<br />

Zyklus nun mit dem D beginnen. Will heißen:<br />

Zuerst wird etwas getan. Dann prüft<br />

man, was dabei herauskommt. Anschließend<br />

werden die Maßnahmen eventuell angepasst.<br />

Und zum Schluss lässt sich klären,<br />

ob daraus ein Plan entsteht. „Dieses Adaptieren,<br />

das Einstellen auf neue Situationen<br />

führt auch zu größerer Resilienz“, so Sommerhoff.<br />

Digitale Prozesse sind stabiler<br />

dynamisch gehandhabt werden müssen“,<br />

so der DGQ-Experte.<br />

Doch das geschieht in vielen Unternehmen<br />

nicht gut genug. Die Instrumente sind<br />

zwar da, aber die Risikobewertungen bleiben<br />

in den Schubladen liegen. „Sie könnten<br />

zwar Woche für Woche hervorgeholt werden“,<br />

so Sommerhoff. „Doch das macht niemand.<br />

Es wird eher unsystematisch entlang<br />

der Risiken gearbeitet.“<br />

Neue Feedbacksysteme und Lernfähigkeit<br />

Bei den Mitarbeitern im Qualitätsmanagement<br />

fehlt hierfür das entsprechende Bewusstsein.<br />

„Das Mindset ist nicht agil“, sagt<br />

Pehl, die als Coach und Unternehmensentwicklerin<br />

mit den Schwerpunkten Führung,<br />

persönliche Resilienz und wertebasierte Unternehmensentwicklungsprozesse<br />

tätig ist.<br />

„Sonst wäre es selbstverständlich, dass Menschen<br />

immer wieder neu auf Risiken schauen<br />

und auch die Art der Risikobewertung<br />

agilisiert wird.“<br />

Agilität – dieses Wort fällt häufiger, wenn<br />

man mit Experten wie Sommerhoff oder<br />

Pehl spricht. Resilienz – also die Fähigkeit,<br />

Krisen standhalten zu können – ermöglicht<br />

erst, schnell und flexibel handeln zu können,<br />

wodurch diese wiederum verstärkt<br />

wird. Dafür brauche es Lernfähigkeit im<br />

Qualitätsmanagement und neue Feedbacksysteme<br />

– für die Kommunikation mit Partnern,<br />

Führungskräften oder Kunden.<br />

„Klassische QM- und QS-Mechanismen<br />

sind Feedbacksysteme, die auf Kontrolle,<br />

Steuerung und Überprüfung beruhen“, so<br />

Pehl. Bei den nun geforderten Feedbacksystemen<br />

gehe es dagegen um den Austausch<br />

von Menschen, um Offenheit und Lernbereitschaft<br />

zu erzeugen. Dann könne man<br />

auch mit Krisen besser umgehen, weil man<br />

offener gegenüber Fehlern ist.<br />

Social Media Analytics liefert Erkenntnisse<br />

„Es gibt in Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung<br />

noch immer einen ganz starken<br />

Technik- und Sachfokus“, erklärt Sommerhoff.<br />

Qualitätsmanager müssten sich<br />

nun aber auch Fragen stellen wie zum Beispiel<br />

„Wie ist die Stimmung bei den Kunden?“<br />

oder „Welche Qualitätsanforderungen<br />

leiten sich aus Stimmungen, Wahrnehmungen<br />

und Bedürfnissen ab?“. Darin seien<br />

sie bisher nicht besonders gut gewesen,<br />

meint Sommerhoff.<br />

Er nennt ein Beispiel: Qualitätsmanager<br />

hätten noch nicht erkannt, dass etwa Social<br />

Media Analytics ein interessantes Feld für<br />

sie sein könnte. Mithilfe entsprechender<br />

Software-Werkzeuge lassen sich die Social-<br />

Media-Einträge von Kunden und somit deren<br />

Meinungen zu Produkten großflächig<br />

analysieren. Dies könnte auch wertvolle Erkenntnisse<br />

für das Qualitätsmanagement<br />

liefern. „Doch die Qualitätsmanager sind<br />

weiter auf ihre bisherigen Feedbackquellen<br />

sowie die klassischen Anforderungsarten<br />

fokussiert.“<br />

Um reaktionsschnell zu sein, braucht es<br />

auch ein Umdenken im klassischen Ansatz<br />

Es gibt noch eine weitere Lehre aus der Krise.<br />

Der Trend zur Digitalisierung, der schon<br />

vorher existierte, wird durch Corona noch<br />

einmal deutlich verstärkt. „Was digitalisiert<br />

werden kann, wird auch digitalisiert“, sagt<br />

etwa Lutz Krämer, Bereichsleiter Produkte<br />

beim CAQ-Anbieter Babtec. Das gelte auch<br />

für das Qualitätsmanagement.<br />

„Der Grad der Digitalisierung hängt hier<br />

aber nicht allein vom Einsatz moderner<br />

Technologie ab“, sagt Krämer. Entscheidend<br />

sei es, in den relevanten Handlungsfeldern<br />

das Qualitätsmanagement mit den Möglichkeiten<br />

der Digitalisierung neu zu denken.<br />

„Sind diese aus Sicht des jeweiligen<br />

Unternehmens identifiziert, kann Software<br />

bei der Umsetzung der Lösung erfolgreich<br />

helfen.“<br />

Sommerhoff sagt, dass die aktuelle<br />

Situation zeige, wie viel stabiler digitale<br />

Geschäftsmodelle und Prozesse in einer<br />

weitgehend digitalisierten Welt sind. Seine<br />

dringende Empfehlung an die Qualitätsmanager<br />

lautet daher, dass diese ihre Prozesse<br />

für Qualitätsmanagent und Qualitätssicherung<br />

sowie Services deutlich mehr digitalisieren.<br />

Bereits vorhandene Lösungen sollten<br />

stärker genutzt werden, um Prozesse<br />

schneller, vernetzter und leistungsfähiger<br />

zu gestalten.<br />

Grundsätzlich ist er der Meinung, „dass<br />

wir die Krise aktiv nutzen können, um längst<br />

fällige Innovationen in Qualitätsmanagement<br />

und Qualitätssicherung voranzutreiben<br />

und bisheriges Vorgehen in Frage zu<br />

stellen“.<br />

■<br />

28 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Webkonferenzen mit Bild<br />

und Ton haben Vorteile.<br />

Die Kamera erzeugt Nähe,<br />

die der Kommunikation<br />

gut tut Bild: The Design<br />

Garage/stock.adobe.com<br />

Eine Redaktion – zwei Meinungen<br />

Vollkommen im Bild<br />

Die Deutsche Akkreditierungsstelle unterstützt jetzt Audits per Videokonferenz.<br />

Auch in unserem Alltag sind Meetings über das Web mit Bild und Ton innerhalb kürzester<br />

Zeit zur Selbstverständlichkeit geworden. Jeder hat seine ganz persönlichen Erfahrungen<br />

damit gemacht, wie die Redaktion von <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> berichtet.<br />

Der erste Technik-Check für unsere<br />

Webinar-Reihe zur Control<br />

war für mich der Tipping Point:<br />

Die Kollegen in der Technik waren<br />

skeptisch, ob das System<br />

und alle Referenten das Handling<br />

der Videokameras bewältigen<br />

können. Doch schon in den<br />

Sabine Koll, Redaktion ersten Minuten wurde klar: Yes,<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong>, funktioniert. Und durch ein nettes<br />

Gesicht wird die trockene<br />

mag doch nicht ständig<br />

Videokonferenzen Materie auch gleich viel freundlicher<br />

vermittelt als durch eine<br />

anonyme Stimme aus dem Off. Danach gab es kein Halten<br />

mehr. Die technische Voreinstellung für Interviews<br />

lautet nun auch für mich Videokonferenz. Auch Gespräche<br />

mit Kollegen werden nun gerne per Videochat geführt.<br />

Manche Kollegen werden dabei von Neugier getrieben.<br />

Einer stellte zum Beispiel – sichtlich enttäuscht<br />

(das konnte das Video nicht verbergen) – fest, dass ich ja<br />

aufgrund der Aktenordner im Hintergrund in einem<br />

richtigen Büro sitze. Das war also nichts mit dem Blick in<br />

unser Wohnzimmer. Ein anderer meldete sich um 8 Uhr<br />

morgens per Video und war überrascht, dass ich schon<br />

adrett gekämmt im Büro saß. Er war das übrigens nicht<br />

– und das war für mich der Tipping Point, um wieder<br />

über Telefonate nachzudenken.<br />

■<br />

Es ist erstaunlich, was alles<br />

möglich wird, wenn der nötige<br />

Druck vorhanden ist. Jahrelang<br />

wird die Digitalisierung zwar<br />

diskutiert, aber nur zögerlich in<br />

Angriff genommen. Dann<br />

kommt der Lockdown und innerhalb<br />

von Tagen trifft sich<br />

Markus Strehlitz, ganz Deutschland in Videokonferenzen.<br />

Das gilt auch für mich.<br />

Redaktion <strong>Quality</strong><br />

<strong>Engineering</strong>, braucht Ich bin zwar schon allein wegen<br />

manchmal Support meines Jobs technikaffin. Aber<br />

mich in Web-Meetings nicht nur<br />

akustisch, sondern auch optisch zu präsentieren, war<br />

mir eher unangenehm. Ich weiß gar nicht, warum. Vielleicht<br />

wollte ich keinen Einblick in mein unaufgeräumtes<br />

Büro gewähren. Oder ich dachte, ich müsste mich<br />

immer mit Hemd und Sakko präsentieren. Doch nun<br />

mache ich jedes Interview in Video-Form und finde es<br />

großartig. Die Kamera erzeugt eine Nähe, die einem Gespräch<br />

gut tut. Auch für meine Frau sind Webkonferenzen<br />

zur Selbstverständlichkeit geworden. Sie ist Schulleiterin<br />

und konferiert mit ihren Kollegen regelmäßig<br />

auf diese Weise. Neulich musste sie mir sogar Support<br />

geben, als ich bei meinem Konferenz-Tool Probleme hatte.<br />

Zur Erinnerung: Ich bin der Technikjournalist. Es ist<br />

erstaunlich, was mittlerweile alles möglich ist. ■<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 29


:: Im Fokus: Coronavirus und die Effekte<br />

Die Dakks erlaubt seit<br />

Anfang April remote<br />

durchgeführte Überwachungs-<br />

und Wiederholungsbegutachtungen<br />

durch Konformitätsbewertungsstellen<br />

Bild: ty/stock.adobe.com<br />

Dakks forciert Überwachungs- und Wiederholungsbegutachtungen aus der Ferne<br />

Der Durchbruch<br />

für Remote Audits?<br />

Die Coronavirus-Pandemie beschleunigt die Digitalisierung im Qualitätsmanagement:<br />

Die Deutsche Akkreditierungsstelle (Dakks) hat Anfang April grünes Licht gegeben<br />

für die Fernbegutachtungen durch Konformitätsbewertungsstellen – zumindest für<br />

Überwachungs- und Wiederholungsbegutachtungen.<br />

Die Autorin<br />

Sabine Koll<br />

Redaktion<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Und plötzlich ging alles sehr schnell: Bereits<br />

seit Jahren sind Remote Audits nach der Auditnorm<br />

ISO 19011 möglich. Doch Anwendung<br />

fanden sie in der Vergangenheit eher<br />

selten – auch wenn die Deutsche Gesellschaft<br />

zur Zertifizierung von Managementsystemen<br />

(DQS) in einer Umfrage Ende vergangenen<br />

Jahres eine gewisse Aufgeschlossenheit<br />

für diese Art der Auditierung auf<br />

Seiten von Unternehmen und Konformitätsbewertungsstellen<br />

festgestellt hat.<br />

Doch nun wirkt die aktuelle Covid-<br />

19-Pandemie wie ein Katalysator für die digitale<br />

Form der Konformitätsbewertung –<br />

offiziell forciert durch die Dakks, die nationale<br />

deutsche Akkreditierungsstelle. Mitte<br />

März hat sie entschieden, dass aufgrund der<br />

Ansteckungsgefahr vorerst keine Vor-Ort-<br />

Begutachtungen mehr durchgeführt werden<br />

sollen – und schon am 1. April hat sie<br />

für Konformitätsbewertungsstellen einen<br />

Leitfaden für die flächenhafte Durchführung<br />

von Remote-Begutachtungen per etwa<br />

per Videokonferenz veröffentlicht. Mit diesem<br />

Schritt will die Dakks dabei helfen, dass<br />

Unternehmen die Fristen für die Begutachtungstermine<br />

hinsichtlich Managementnormen<br />

einhalten können und dass die<br />

bestehenden Akkreditierungen von Prüfund<br />

Kalibrierlaboratorien auf Grundlage der<br />

DIN EN ISO/IEC 17025 ihre Gültigkeiten<br />

behalten.<br />

30 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Allerdings sind damit nun nicht Tür und<br />

Tor geöffnet für Fernaudits sämtlicher Art.<br />

Denn nach wie vor sind entsprechende Aussagen<br />

von zwei Regelwerken verbindlich:<br />

Neben der ISO 19011 ist dies die IAF MD 4<br />

des International Accreditation Forums.<br />

Demnach können Erstbegutachtungen<br />

grundsätzlich nicht remote durchgeführt<br />

werden. Überwachungs- und Wiederholungsbegutachtungen<br />

sind aber sehr wohl<br />

auf digitalem Weg möglich – sofern die entsprechende<br />

Konformitätsbewertungsstelle<br />

über die notwendigen Kompetenzen verfügt<br />

und die Dakks davon überzeugt ist,<br />

dass alle relevanten Informationen – übersandte<br />

Unterlagen, Kenntnisse aus vorangegangenen<br />

Begutachtungen, aktueller Geltungsbereich,<br />

Geltungsbereich nach der Erweiterung<br />

– vorhanden sind, um Erweiterungsanträge<br />

aus der Ferne zu beurteilen.<br />

Sonderlösung für Prüf- und Kalibrierlabore<br />

bei der Umstellung auf neue ISO/IEC 17025<br />

Eine Sonderlösung wurde für Prüf- und Kalibrierlaboratorien<br />

gefunden, die nur noch bis<br />

30. November 2020 Zeit haben, ihre Akkreditierung<br />

nach der revidierten Version der DIN<br />

EN ISO/IEC 17025 umzustellen: In Fällen, bei<br />

denen Dakks-Kunden die Umstellung beantragt<br />

haben und eine Vor-Ort-Begutachtung<br />

in Kombination von Überwachung und Umstellung<br />

geplant war, findet die Fernbegutachtung<br />

auf Basis der neuen Akkreditierungsnorm<br />

statt. Und falls zwischen Verfahrensmanager<br />

und Laboratorium eine sogenannte<br />

„reine Umstellungsbegutachtung“<br />

vereinbart wurde, kann diese als reine Dokumentenprüfung<br />

durchgeführt werden.<br />

Doch wie läuft nun ein solches Fernaudit<br />

in der Praxis ab? Was heißt das genau? „Im<br />

Audit kann man grob drei Haupttätigkeiten<br />

unterscheiden – Kommunikation, Dokumentenprüfung<br />

und Vor-Ort-Audit in der<br />

Realität“, erklärte Auditor Dr. Thomas Spielau<br />

kürzlich in einem Webinar von Klinkner<br />

& Partner, einem auf die Laborbranche spezialisierten<br />

Schulungs- und Beratungshaus.<br />

„Auditinterviews lassen sich sehr gut aus<br />

der Ferne durchführen. Hier bieten sich teilweise<br />

sogar Vorteile gegenüber dem Vor-Ort<br />

Besuch, beispielsweise bei der Einbeziehung<br />

weitere Gesprächspartner an anderen Orten.“<br />

Bei der Dokumentenprüfung bleibt laut<br />

Spielau alles wie gehabt: „Die vorab eingereichten<br />

Unterlagen sollte der Auditor natürlich<br />

wie bisher auch schon vorab und remote<br />

machen. Das Besprechen der Ergebnisse<br />

und gegebenenfalls die Einsicht in<br />

weitere Dokumente ist aber eben auch remote<br />

möglich.“<br />

Herausforderungen sieht er allerdings<br />

hinsichtlich der Tätigkeiten am Prozess, am<br />

Produkt und in den Räumlichkeiten außerhalb<br />

des Besprechungsraums: „Hier sind die<br />

realen Möglichkeiten meist noch sehr begrenzt<br />

und die Bedenken aufgrund technischer<br />

Herausforderungen noch am größten.“<br />

Er denkt an den Einsatz von Tablets,<br />

Virtual-Reality-Brillen, Drohnen oder sogar<br />

Avataren gehen. „Dieses Feld wird sich in<br />

Zukunft erst entwickeln“, so der Auditor.<br />

Auch Frank Graichen, Leiter des Auditorenmanagements<br />

der DQS, geht davon aus,<br />

dass dass die Coronavirus-Pandemie nun<br />

Bewegung in das Thema Remote Audits gebracht<br />

hat: „Es ist anzunehmen, dass die Akzeptanz<br />

von Remote Audits inzwischen größer<br />

ist und Bedenken abgenommen haben.<br />

Als Vorteil könnte hervortreten, dass in einer<br />

Zeit, in der Vor-Ort-Besuche vielfach nicht<br />

möglich sind, Remote Audits im Sinn einer<br />

späteren Aufwandsersparnis jetzt einen<br />

Teilbereich der üblichen Audits abdecken<br />

und die notwendigen Begehungen zu gegebener<br />

Zeit vor Ort nachgeholt werden.“<br />

Apropos Bedenken: Ein sensibler Punkt<br />

ist bei Remote Audits laut Spielau die Hoheit<br />

über die aufgezeichneten Daten. Generell<br />

gelte dabei: Wer die Technik stellt, hat<br />

auch die aufgezeichneten Daten. In Präsenzaudits<br />

komme of die Frage auf, ob der Auditor<br />

Fotos machen darf. „Analog dazu entsteht<br />

bei Remote Audits die Frage, ob Tonund<br />

Bildaufzeichnungen angefertigt werden<br />

und wenn ja, ob das aufzubewahrende<br />

Auditnachweise sind und wann diese zu<br />

vernichten sind“, so Spielau. „Eine eindeutige<br />

allgemeingültige Antwort darauf scheint<br />

es nicht zu geben. Besonders heiß ist das<br />

Thema, wenn es um personenbezogene Daten<br />

geht. Der Auditor sollte dies vorab regeln<br />

– im Auditplan, im Auditprogramm<br />

oder durch den Auditauftraggeber.“ ■<br />

Webhinweis<br />

Welche Voraussetzungen in Unternehmen für Remote<br />

Audits vorhanden sein müssen und welche Chancen<br />

und Herausforderungen Fernaudits bergen, erklärte<br />

Dr. Holger Grieb, Auditor der DQS,<br />

in einem Vortrag im Herbst 2019:<br />

http://hier.pro/n8KRf<br />

Ein Unternehmen von <strong>Quality</strong> Vision International<br />

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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 31<br />

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Die Qualitätssicherung in der<br />

Automobilindustrie erstreckt<br />

sich auf viele Bereiche entlang<br />

der gesamten Wertschöpfungskette.<br />

In diesem Special<br />

berichten wir über einige von<br />

ihnen – angefangen bei der<br />

spanenden Bearbeitung bis hin<br />

zum Einsatz von künstlicher<br />

Intelligenz in der Produktion.<br />

SPECIAL<br />

Automotive<br />

Inhalt<br />

34 Werkstückeinrichtung<br />

Forstmaschinenhersteller<br />

verkürzt die Rüstzeiten mit<br />

Messtechnik um 75 %<br />

36 Elektronikfertigung<br />

E-Mobilität im Sekundentakt<br />

dank integrierter<br />

Prozessüberwachung<br />

38 Smarte Produktion<br />

BMW setzt auf<br />

Künstliche Intelligenz und<br />

schlaue Datenanalyse<br />

Im BMW Werk München ist Künstliche Intelligenz in vielen<br />

Bereichen schon zur Steigerung der Qualität im Einsatz.<br />

Bei der Validierung der schlüssellosen Fahrzeugöffnung ist<br />

zum Beispiel ein Messroboter im Einsatz.<br />

Bild: BMW<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 33


:: Special Automotive<br />

Tigercat hat den<br />

RMP600 Werkstückmesstaster<br />

für die Mazak Versatech<br />

V100N 5-Achsen-<br />

Werkzeugmaschine konfiguriert<br />

Bild: Renishaw<br />

Tigercat optimiert mit automatischer Werkstückeinrichtung die Fertigung<br />

Mit Messtastern zu<br />

minimalen Rüstzeiten<br />

Seitdem der kanadische Forstmaschinen- und -gerätehersteller Tigercat die<br />

Werkstückeinrichtung mithilfe von Werkzeugmesstastersystemen und Software von<br />

Renishaw automatisiert hat, konnte er die Rüstzeiten um 75 % verkürzen. Gleichzeitig<br />

steigerte das Unternehmen dadurch die Zeit für produktive Bearbeitungsgänge um 40 %.<br />

Der Autor<br />

Risshu Bergmann<br />

Marketing-Koordinator<br />

Renishaw<br />

www.renishaw.de<br />

Das Produktangebot von Tigercat umfasst Maschinen<br />

für die Aufarbeitung von Lang- und Kurzholz einschließlich<br />

Fäller-Bündlern, Skiddern, Ladern, Vollerntern und<br />

Baumfällmaschinen. Es handelt sich um große, starke<br />

und robuste Maschinen, die in der Regel 25 t und mehr<br />

wiegen. Da die Forstarbeiterteams häufig auf eine Fäll-<br />

Bündelmaschine mit sogenannter Drive-to-Tree-Funktion<br />

– die Erntemaschinen bewegt sich zur Fällung in die<br />

unmittelbare Nähe des Baumstamms – angewiesen<br />

sind, um einen kontinuierlichen Sammelbetrieb zu gewährleisten,<br />

kommt es auf eine hohe Zuverlässigkeit<br />

der Maschinen an. Für Tigercat bedeutet dies, dass eine<br />

robuste Konstruktion, hohe Maschinenverfügbarkeit<br />

und lange Nutzungsdauer wichtige Voraussetzungen<br />

für das Produktdesign sind. In seinem Werk in Cambridge,<br />

Süd-Ontario, produziert das Unternehmen die<br />

größeren Stahlteile für seine radbasierten Forstmaschinen,<br />

insbesondere für seine Fäller-Bündler-Bagger. Die<br />

aktiven Produktionslinien umfassen Verfahren wie Laserschneiden,<br />

maschinelle Bearbeitung, Schweißen und<br />

Montieren durch Bediener und Roboter.<br />

Angesichts der steigenden globalen Nachfrage hat<br />

es sich Tigercat zur Aufgabe gemacht, die Produktionseffizienz<br />

und den Durchsatz durch eine zunehmende<br />

Automatisierung zu steigern. Bei einer umfassenden<br />

Überprüfung der bestehenden Produktionsprozesse<br />

wurde besonderes Verbesserungspotenzial im Bereich<br />

der Werkstückeinrichtung identifiziert. Die Idee: Eine fabrikweite<br />

Standardisierung auf eine neue automatisierte<br />

Lösung für die Werkstückmessung sollte sowohl die<br />

sehr großen Abmessungen und Vielfalt der dickwandigen,<br />

hochtolerierten Werkstücke von Tigercat als auch<br />

die Bandbreite unterschiedlicher Verfahren in den Produktionslinien<br />

abdecken. Messtaster müssten in der Lage<br />

sein, kritische, schwer zugängliche Merkmale genau<br />

zu messen, und robust genug sein, um dicht neben neuen<br />

automatisierten Schweißzellen arbeiten zu können.<br />

Gleichzeitig wollte das Unternehmen auch die Mazacheck<br />

Diagnosefunktionen seines Mazak Versatech<br />

V100N, eines produktionskritischen Doppelständer-Bearbeitungszentrums<br />

für die Bearbeitung sehr großer<br />

Teile mit fünf Achsen, nutzen.<br />

34 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


„Als es um die Beschaffung der von uns benötigten<br />

Maschinen-Messsysteme ging, hatten wir mehrere Unternehmen<br />

im Auge. Wir entschieden uns für Renishaw,<br />

da das Unternehmen perfekt im Einklang mit unserer<br />

Ingenieurskultur steht“, erinnert sich David Hodder, Produktionsleiter<br />

bei Tigercat. „Renishaw bietet einen guten<br />

technischen Support, die Techniker vor Ort kennen<br />

sich sehr gut aus und ich würde ihre Geräte als erstklassig<br />

bezeichnen.“<br />

Tigercat setzt heute den vielseitigen RMP60M Spindelmesstaster<br />

mit Funksignalübertragung, der für die<br />

Werkstückeinrichtung und Messung an Multitasking-<br />

Maschinen und Bearbeitungszentren entwickelt wurde,<br />

in seiner gesamten Produktionslinie in Cambridge ein.<br />

Renishaws große Auswahl an kompatiblen Tastereinsätzen<br />

mit Keramikschaft und Rubinkugel ermöglicht es<br />

dem Unternehmen, automatisierte Lösungen für die<br />

Werkstückeinrichtung zu entwickeln, die auf die spezifischen<br />

Anforderungen seiner vielen großen und unterschiedlichen<br />

Werkstücke zugeschnitten sind.<br />

Maschinenmesstaster mit einer<br />

Wiederholgenauigkeit von ±1 Mikrometer<br />

Der kinematisch wiederholgenaue Messtastermechanismus<br />

des RMP60M in Verbindung mit der Frequenzsprungtechnik<br />

(Frequency Hopping Spread Spectrum,<br />

FHSS) bietet Tigercat eine robuste Lösung, die in der Lage<br />

ist, Signalinterferenzen in der Nähe des Schweißbereichs<br />

zu tolerieren und Probleme bei Sichtverbindungen<br />

zu meistern. Der Maschinenmesstaster arbeitet im<br />

2,4-GHz-Frequenzband und entspricht den Funkvorschriften<br />

in allen wichtigen Industriemärkten. Er bietet<br />

verschiedene Aktivierungsmöglichkeiten, einstellbare<br />

Auslösekraft und eine Messwiederholgenauigkeit von<br />

±1 μm. Renishaws kombinierte Empfänger- und Maschineninterface-Einheiten<br />

RMI-Q werden im gesamten<br />

Werk eingesetzt. Sie wandeln die Signale der RMP Spindelmesstaster<br />

in potenzialfreie SSR-Signale für die Maschinensteuerungen<br />

um.<br />

Für Tigercats Mazak Versatech V100N 5-Achsen Maschine<br />

wurde ein RMP600 Messtaster konfiguriert. Als<br />

komplexer, hochgenauer Messtaster, der über die gleiche<br />

FHSS wie der RMP60M verfügt, bietet er Tigercat<br />

sämtliche Vorteile einer automatischen Werkstückeinrichtung<br />

sowie die Fähigkeit, komplexe 3D-Teilegeometrien<br />

mit einer sehr hohen Messleistung von Bruchteilen<br />

eines Mikrometers zu messen.<br />

Der Messtaster arbeitet mit Renishaws Rengage Technologie,<br />

die eine Silizium-Dehnmessstreifen-Technologie<br />

mit einer extrem kompakten Elektronik verbindet. Er liefert<br />

hochgenaue Messungen, selbst wenn lange und kundenspezifische<br />

Tastereinsätze verwendet werden – eine<br />

ideale Lösung für Tigercats Anwendungen, die häufig Messungen<br />

an schwer zugänglichen Merkmalen erfordern.<br />

Zudem nutzt der Forstmaschinenhersteller Reni<br />

shaws PC-basierte Software Productivity+ für die Programmierung<br />

von Messroutinen und ihre nahtlose Integration<br />

in die V100N Bearbeitungszyklen.<br />

Durch die Integration der hochgenauen Renishaw<br />

Messtaster mit Funkübertragung in die Fertigungsprozesse<br />

hat sich bei Tigercat die Rüstzeit für Werkstücke<br />

um 75 % verkürzt. Die manuelle Einrichtung, die früher<br />

eine Stunde dauerte, wurde nun automatisiert und<br />

dauert nur noch 10 bis 15 min.<br />

Die neuen Maschinenmesssysteme protokollieren<br />

und speichern jedes von ihnen gemessene Teil. Bei einer<br />

fehlerhaften Ausrichtung des Teils oder Abweichung von<br />

der Spezifikation wird der Bediener sofort informiert.<br />

Daten können gesammelt werden, um die Maschinenund<br />

Prozessleistung im Zeitverlauf zurückzuverfolgen.<br />

Seitdem Tigercat mit Renishaw eine Partnerschaft<br />

zur Automatisierung von Maschinenmessungen eingegangen<br />

ist, konnte das Unternehmen seine wöchentliche<br />

Produktionsleistung um 40 % erhöhen. Für die Zukunft<br />

werden weitere Verbesserungen erwartet. Die<br />

tägliche Teileproduktion ist nun beständiger geworden<br />

und es gibt eine neu entdeckte Freiheit, da die Maschinenbediener<br />

jenen Bearbeitungszentren zugewiesen<br />

werden können, die nachfragebedingt einen höheren<br />

Einsatz erfordern. Das Fehlerrisiko durch menschliches<br />

Eingreifen wurde praktisch eliminiert und damit hat<br />

sich auch die Bedienersicherheit verbessert.<br />

Im Laufe der Zeit hat Tigercat den Einsatz der Messsysteme<br />

von der allgemeinen Werkstückeinrichtung –<br />

vor der Bearbeitung – zur vollintegrierten In-Prozess-Regelung<br />

und Teileprüfung weiterentwickelt, das heißt alle<br />

Arbeitsgänge, bevor das Werkstück das Maschinenbett<br />

verlässt. Dies bedeutet Verbesserungen in jeder<br />

Hinsicht, das heißt für die Maschinenzykluszeiten, die<br />

Teilequalität und auch die Bedienersicherheit. Die<br />

Messsysteme werden zudem für Maschinendiagnosen<br />

verwendet. Tigercat kann somit heute noch stärker darauf<br />

vertrauen, dass sämtliche Fertigungsprozesse genau<br />

der Spezifikation entsprechen.<br />

■<br />

Webhinweis<br />

Fäller-Bündler von<br />

Tigercat fällen mehrere<br />

Stämme hintereinander<br />

und legen sie dann gesammelt<br />

ab Bild: Tigercat<br />

Ein Video von Renishaw zeigt die Anwendung bei<br />

Tigercat: http://hier.pro/nzvFp<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 35


:: Special Automotive<br />

An der ersten von<br />

16 Stationen des<br />

Automaten wird die<br />

Federkraft geprüft<br />

(rechts der Bildmitte).<br />

Vorne links ist der<br />

zweite Sensor zu sehen,<br />

der etwa alle 100 Teile<br />

eine Gegenprüfung<br />

vornimmt Bild: Kistler<br />

Integrierte Prozessüberwachung für hochautomatisierte Elektronikfertigung<br />

Präzise Prüfung im Sekundentakt<br />

Um die Anforderungen der Automobilindustrie zu erfüllen, benötigt Schurter 100-Prozent-<br />

Kontrolle und -Rückverfolgbarkeit im Produktionsprozess. In den neuen Vollautomaten zur<br />

Fertigung komplexer und sicherheitsrelevanter Teile sind vier Systeme von Kistler für die Kraft-<br />

Weg-Überwachung integriert – schnelle Taktzeit und Messmittelfähigkeitsprüfung inklusive.<br />

Der Autor<br />

André Signer<br />

Verkaufsingenieur<br />

Kistler<br />

www.kistler.com<br />

Durch den Trend zur Elektromobilität nehmen<br />

elektrische Sicherungen aktuell eine<br />

Schlüsselrolle ein, insbesondere bei der Batteriefertigung<br />

für E-Automobile. Da jede<br />

Batteriezelle einzeln abgesichert werden<br />

muss, kommen pro Fahrzeug schnell 400 bis<br />

500 Sicherungen zusammen. Für einen Endkunden<br />

aus der Automobilindustrie erhielt<br />

Schurter 2017 den Auftrag, Sicherungen für<br />

sicherheitskritische Bereiche in hohen<br />

Stückzahlen zu fertigen.<br />

Für die besondere Herausforderung, die<br />

kleinteilig aufgebauten Sicherungen möglichst<br />

vollautomatisiert und in hohen Stückzahlen<br />

– sowie außerdem normgerecht und<br />

in hoher Qualität – produzieren zu können,<br />

holte man den Sondermaschinenbauer Robomat<br />

ins Boot: In der Anlage werden zwei<br />

Varianten von Sicherungen mit einer Stückzahl<br />

von etwa 3.000 Teilen pro Stunde und<br />

einer Taktzeit von 2,7 s gefertigt. In dieser<br />

kurzen Zeitspanne durchläuft das Produkt<br />

16 verschiedene Stationen. „Die Herausforderung<br />

beim Anlagendesign war die Abstimmung<br />

der Prozessschritte, um die kurze<br />

Taktzeit zu erreichen. Das Schöne dabei war,<br />

dass Schurter das Sicherungsdesign zu Beginn<br />

noch nicht finalisiert hatte, so dass<br />

man spezielle Anforderungen im Design<br />

noch berücksichtigen konnte“, betont Markus<br />

Zimmermann, Inhaber und Geschäftsführer<br />

von Robomat.<br />

Um die hohen Anforderungen an Traceability<br />

und Qualität im Automobilumfeld zu<br />

erfüllen, setzt man auf Systeme zur Kraft-<br />

Weg-Überwachung von Kistler. Insgesamt<br />

kommen vier piezoelektrische Kleinkraftsensoren<br />

vom Typ 9217A plus die entsprechenden<br />

Auswertesysteme Maxymos BL in der<br />

neuen Anlage zum Einsatz. „Neben den guten<br />

Erfahrungen in der Vergangenheit gaben<br />

vor allem der kleine Kraftbereich und die<br />

sehr niedrige Ansprechschwelle den Ausschlag<br />

für Kistler“, so Zimmermann. Die ge-<br />

36 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


omni<br />

control<br />

messenen Kenngrößen werden während des<br />

Prozesses aufgezeichnet und visualisiert; darüber<br />

hinaus dienen die definierten Kriterien<br />

zur automatischen Sortierung von Gut- und<br />

Schlechtteilen im Prozess. Geprüft werden<br />

sowohl die Federkraft als auch die Kraft beim<br />

Aufsetzen des Deckels der Sicherungen.<br />

Auch die Sensoren selbst werden geprüft:<br />

„Das Besondere an dieser Anlage ist,<br />

dass die Messtechnik im Prozess selbst gegengeprüft<br />

wird. Etwa alle 100 Teile findet<br />

eine Messung der Sensorik statt: Das heißt,<br />

es wird nachgeschaut, ob die Sensoren noch<br />

das erfassen, was sie sollen“, betont Zimmermann.<br />

„Getrieben wird diese Entwicklung<br />

von den Anforderungen in der Automobilindustrie.<br />

Laut der Norm IATF 16949<br />

der International Automotive Task Force für<br />

sicherheitskritische Bauteile muss die Messmittelfähigkeit<br />

regelmäßig im Fertigungsprozess<br />

überprüft werden. Der Endkunde<br />

hat diese Eigenschaft eigens bei uns vor Ort<br />

auditiert“, ergänzt André Schürmann, Head<br />

of Automation & Maintenance bei Schurter.<br />

Die Kombination aus anspruchsvollen<br />

Kundenvorgaben, zu erfüllender Norm und<br />

Komplexität der Anlage führte dazu, dass<br />

ein neues, ungeahntes Niveau bei der Qualitätsdatenerfassung<br />

erreicht wurde: „Pro Sicherung<br />

werden 76 spezifische Datensätze<br />

erfasst und in einer zentralen Datenbank gespeichert<br />

– zusätzlich zu Kraft und Weg auch<br />

Ofentemperatur, Lufttemperatur und viele<br />

weitere Größen. Das ist die umfassendste<br />

Erfassung von Qualitätsdaten, die wir bis<br />

dahin in einer Anlage realisiert haben“, sagt<br />

Zimmermann.<br />

Mehrwert durch intuitive Messtechnik<br />

Zwar ist nach etwa einem Jahr Entwicklungszeit<br />

die Abnahme durch den Endkunden<br />

bereits erfolgt, dies ist aber noch nicht<br />

gleichbedeutend mit der angestrebten<br />

24/7-Volumenproduktion. In Phase zwei<br />

werden daher kritische Faktoren wie Materialien,<br />

Anlageneinstellungen und weitere<br />

Parameter intensiv getestet und optimiert.<br />

„In Bezug auf die Messtechnik war dank der<br />

intuitiven Bedienbarkeit der Systeme kein<br />

großer Aufwand nötig“, erinnert sich Schürmann.<br />

„Wir hatten Produkte von Kistler bereits<br />

zuvor eingesetzt und können uns daher<br />

auf Performance, Service und Preis-Leistungsverhältnis<br />

verlassen“, sagt Zimmermann.<br />

„Andere Teile der Anlage erfordern<br />

aufgrund der hohen Komplexität jedoch einen<br />

gewissen Inbetriebnahme- und Optimierungsaufwand.<br />

Der Vorteil ist, dass nach<br />

Zielerreichung die Einstellungen direkt für eine<br />

zweite Anlage übernommen werden, um<br />

die geplanten hohen Stückzahlen abdecken<br />

zu können.“ Auch dann werden Maxymos &<br />

Co. wieder mit an Bord sein und durch die<br />

doppelte Prüfung dafür sorgen, dass die<br />

Sicherungen halten, was sie versprechen.<br />

Schürmann gibt einen Ausblick auf das,<br />

was kommen wird: „Für E-Mobilität und Industrie<br />

4.0 müssen Anlagen immer intelligenter<br />

werden. Condition Monitoring, Predictive<br />

Maintenance und Traceability auf<br />

Losgröße werden zunehmend zum Standard<br />

gehören. Das erfordert Messtechnik,<br />

die sich leicht integrieren und intuitiv bedienen<br />

lässt sowie präzise und verlässliche Ergebnisse<br />

liefert. Qualitätsüberwachung im<br />

Prozess liefert klaren produktiven Mehrwert<br />

und wird daher mehr und mehr in die industrielle<br />

Fertigung integriert.“<br />

■<br />

Webhinweis<br />

ORBITER600<br />

360°-Oberflächenkontrolle<br />

im Durchlauf<br />

im Pressentakt<br />

kompakte Baugröße<br />

stumpfe und glänzende<br />

Oberflächen<br />

für Metall- und<br />

Kunststoffoberflächen<br />

360° Mantelprüfung<br />

für Erkennung von Dopplungen,<br />

Rissen und Zinkabplatzern<br />

Deckel und Beschnitt (optional)<br />

bis 100 Teile/min<br />

für matte und spiegelnde Teile<br />

Ø 30-120 mm, bis 110 mm hoch<br />

geringer Platzbedarf:<br />

1,2 m x 1,6 m x 1,6 m (B x L x H)<br />

INDUSTRIELLE<br />

BILDVERARBEITUNG<br />

AUS OFFENBURG<br />

An einer weiteren Station wird die Kraft beim<br />

Aufsetzen des Deckels überwacht (links der Bildmitte).<br />

Im Vordergrund ist der zweite Sensor für die<br />

Gegenprüfung zu sehen Bild: Kistler<br />

Ein Video von Kistler zu der<br />

Anwendung bei Schurter sehen<br />

Sie hier:http://hier.pro/qjViH<br />

Omni Control<br />

Prüfsysteme GmbH<br />

In der Spöck 10<br />

77656 Offenburg, Germany<br />

Tel. +49 781 9914-12<br />

Fax +49 781 9914-11<br />

mail@omni-control.de<br />

www.omni-control.de<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 37


:: Special Automotive<br />

KI wertet in der Montage<br />

Bilder eines Bauteils aus<br />

und gleicht sie in Milli -<br />

sekunden mit Hunderten<br />

anderen Bildern der<br />

gleichen Sequenz ab.<br />

So prüft sie in Echtzeit,<br />

ob beispielsweise alle<br />

vorgesehenen Teile<br />

eingebaut oder an der<br />

richtigen Stelle montiert<br />

sind Bild: BMW<br />

Automobilhersteller setzt künstliche Intelligenz im Werk München ein<br />

BMW gibt Gas mit KI<br />

in der Qualitätssicherung<br />

Anwendungen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) gibt es im Münchner Werk von<br />

BMW mittlerweile viele — angefangen beim Presswerk über die Fahrzeuglackierung bis hin zur<br />

Funktionsabsicherung. Gekoppelt mit Smart Data Analytics und moderner Messtechnik ergeben<br />

sich neue Möglichkeiten für die Steigerung der Qualität und eine effiziente Fahrzeugproduktion.<br />

Die Autorin<br />

Susanne Tsitsinias<br />

Kommunikation<br />

Werk München<br />

BMW Group<br />

www.bmw.de<br />

„Die Produktion eines Fahrzeugs dauert bei<br />

uns etwa 30 Stunden. Innerhalb dieser Zeit<br />

erzeugt es erhebliche Mengen an Daten.<br />

Mithilfe von KI und smarter Datenanalyse<br />

können wir unsere Produktion mit diesen<br />

Daten intelligent managen und analysieren“,<br />

sagt Robert Engelhorn, Leiter des<br />

BMW-Werks München. „Die Technologie unterstützt<br />

uns dabei, unsere Fahrzeuge noch<br />

effizienter zu fertigen und die Premium-<br />

Qualität für jeden Kunden sicherzustellen.<br />

Gleichzeitig entlasten wir unsere Mitarbeiter<br />

von monotonen und sich wiederholenden<br />

Aufgaben.“ Entscheidend ist für ihn immer<br />

die Wirksamkeit der Innovationen: „Dabei<br />

setzen wir ganz auf die Erfahrung und<br />

das Know-how unserer Mitarbeiter in der<br />

Fertigung. Sie können am besten beurteilen,<br />

bei welchen Schritten eine KI-Anwendung<br />

für mehr Qualität und Effizienz sorgt“, so<br />

Engelhorn.<br />

Im Werk München erprobt der Fahrzeughersteller<br />

den Einsatz von KI und Smart Data<br />

Analytics in zahlreichen Projekten entlang<br />

der gesamten Fertigung – angefangen<br />

im Presswerk. Hier werden täglich mehr als<br />

30.000 Blech-Platinen zu Karosserieteilen<br />

verarbeitet. Seit 2019 wird jede Platine zu<br />

Beginn mit einer Lasercodierung versehen.<br />

Diese ermöglicht eine eindeutige Identifizierung<br />

des Bauteils. Das System IQ Press erfasst<br />

mithilfe der Codierung Material- und<br />

Prozessparameter wie zum Beispiel die Dicke<br />

des Blechs und der Beölungsschicht, die<br />

Temperatur oder die Geschwindigkeit der<br />

Pressen und verknüpft diese mit der Qualität<br />

der produzierten Teile. All diese Daten<br />

werden in Echtzeit an eine Cloud geschickt<br />

und stehen dem Produktionsmitarbeiter<br />

unmittelbar zur Verfügung. Für die Mitarbeiter<br />

erhöht sich dadurch die Transparenz<br />

im Produktionsprozess und sie nutzen die<br />

38 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Erkenntnisse von IQ Press als ein wichtiges<br />

Hilfsmittel wie zum Beispiel für die Qualitätskontrolle.<br />

Denn sie müssen nicht mehr<br />

alle Karosserieteile bis ins Detail überprüfen,<br />

sondern nur noch die Unregelmäßigkeiten,<br />

die das System zuvor ermittelt hat. Darüber<br />

hinaus bietet der Einsatz von KI das Potenzial,<br />

auf Basis der gewonnenen Daten wiederkehrende<br />

Muster im Prozess zu erkennen<br />

und diese für die kontinuierliche Optimierung<br />

zu verwenden. Der Einsatz des Systems<br />

führt somit zu einer gesteigerten Anlageneffektivität<br />

und einer weiteren Erhöhung<br />

der Stundenleistungen im Presswerk.<br />

Predictive Maintenance<br />

für Schweißroboter<br />

KI nutzt der Münchner Autobauer in seinem<br />

Stammwerk auch für Predictive Maintenance<br />

im Karosseriebau. Hier sind an den Robotern<br />

über 600 Schweißzangen im Einsatz.<br />

Ein ungeplanter Austausch der Komponenten<br />

ist zeit- und kostenintensiv. Viele Roboter<br />

sind räumlich schwer zu erreichen – sie<br />

für Instandhaltungen auszubauen und zu<br />

ersetzen kann mehrere Stunden dauern.<br />

Bisher wurden die Schweißzangen täglich<br />

von einem Mitarbeiter äußerlich begutachtet.<br />

Über mehrere Monate hat die Instandhaltung<br />

nun alle Schweißzangen mit Sensoren<br />

ausgestattet. Diese messen dreimal pro<br />

Schicht die Reibung und melden, wenn Abweichungen<br />

auftreten. Eine Software wertet<br />

diese Daten kontinuierlich aus und kann<br />

so Vorhersagen treffen, wann ein Ausfall<br />

droht. Martin Hilt, Innovations- und Digitalisierungsbeauftragter<br />

des Werks München:<br />

„Durch die Sensoren und die Erfassung der<br />

Daten in einer Cloud wird nun rund um die<br />

Uhr automatisch ermittelt, wo es Bedarf für<br />

die Instandhaltung gibt. So können wir den<br />

Austausch besser planen und zum Beispiel<br />

in produktionsfreie Zeiten legen.“<br />

Trotz umfangreicher Reinigungssysteme<br />

nimmt die Karosserie auf ihrem Weg zur<br />

Lackstraße Staubpartikel auf, die das Lackierergebnis<br />

beeinträchtigen können. Mögliche<br />

Fehler wurden bisher erst nach Abschluss<br />

des Lackierprozesses bei der automatischen<br />

Oberflächeninspektion (AOI)<br />

sichtbar. Dann musste nachgearbeitet oder<br />

die Lackierung wiederholt werden. Mittlerweile<br />

ist eine Vielzahl von Anlagen in der Lackiererei<br />

mit Sensoren ausgestattet, die<br />

Messwerte zur Staubbelastung liefern und<br />

damit Vorhersagen zur Lackierqualität ermöglichen.<br />

„Wir können nun schnell erkennen,<br />

an welcher Stelle in der Lackiererei oder<br />

in den Zwischenpuffern die Umgebungsparameter<br />

nicht stimmen. Wir erheben dafür<br />

im gesamten Prozess eine große Menge an<br />

Daten, die wir historisch auswerten und in<br />

Echtzeit analysieren“, erklärt Hilt.<br />

Auch zu Beginn des Lackierprozesses vor<br />

und nach den sogenannten Emufeder-Walzen,<br />

die den letzten feinsten Staub von der<br />

Karosserie wedeln, misst seit einigen Monaten<br />

ein im Werk München entwickelter Sensor,<br />

wie viel Staub noch auf der Karosse haftet.<br />

Sind die Werte zu hoch, soll in Zukunft<br />

die Karosse ohne Auftragen der Lackschichten<br />

durchgeschleust und anschließend erneut<br />

gereinigt werden.<br />

KI-Projekte im Bereich der Fahrzeugmontage<br />

beschäftigen sich bei BMW vor allem<br />

mit automatisierten Bilderkennungsverfahren:<br />

Dabei wertet die KI in der laufenden<br />

Produktion Bilder eines Bauteils aus und<br />

gleicht sie in Millisekunden mit Hunderten<br />

INNOVATIVE PRODUKTE-<br />

BILDVERARBEITUNG<br />

Staubpartikelanalyse<br />

in der Lackiererei: Zu<br />

Beginn des Lackierprozesses<br />

vor und nach den<br />

sogenannten Emufeder-<br />

Walzen misst seit einigen<br />

Monaten ein Sensor,<br />

wie viel Staub noch auf<br />

der Karosse haftet<br />

Bild: BMW<br />

TELEZENTRISCHE<br />

OBJEKTIVE:<br />

SWIR OBJEKTIVE<br />

OBJEKTIVE MIT<br />

VARIABLEM<br />

ARBEITSABSTAND<br />

BELEUCHTUNGEN Autor<br />

CCD OBJEKTIVE<br />

Fließtext betont Fließtext<br />

std Fotohinseis<br />

SILL OPTICS GmbH & Co. KG<br />

Tel.: +49 9129 9023-0<br />

info@silloptics.de • silloptics.de<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 39


:: Special Automotive<br />

Ein Mitarbeiter am Leitstand mit IQ Press<br />

im Presswerk: IQ Press erfasst mithilfe der<br />

Codierung Material- und Prozessparameter<br />

wie zum Beispiel die Dicke des Blechs<br />

und der Beölungsschicht, die Temperatur<br />

oder die Geschwindigkeit der Pressen<br />

und verknüpft diese mit der Qualität der<br />

produzierten Teile Bild: BMW<br />

anderen Bildern der gleichen Sequenz ab. So<br />

ermittelt sie in Echtzeit Abweichungen von<br />

der Norm und prüft, ob etwa alle vorgesehenen<br />

Teile eingebaut oder an der richtigen<br />

Stelle montiert sind. Mit dieser Methode<br />

prüfen Montagemitarbeiter, ob das Warndreieck<br />

oder die Scheibenwischerkappen<br />

richtig montiert sind. Befinden sich zum<br />

Beispiel kleine Bläschen in den Folien der<br />

Einstiegsleisten, erkennen herkömmliche<br />

Kamera-Gates eventuell nicht, ob die Leiste<br />

das richtige Logo trägt. Deshalb fotografiert<br />

ein Mitarbeiter nacheinander die entsprechenden<br />

Stellen am Fahrzeug. Mit dem mobilen<br />

Gerät können auch schwierig einsehbare<br />

Teile geprüft werden, Entfernung und<br />

Winkel oder die Ausleuchtung spielen bei<br />

der Auswertung durch die KI kaum eine Rolle.<br />

In Sekundenbruchteilen meldet das Gerät,<br />

ob alles korrekt ist oder nicht.<br />

Für das Trainieren der Künstlichen Intelligenz<br />

fotografieren Mitarbeiter zunächst das<br />

entsprechende Bauteil aus unterschiedlichen<br />

Perspektiven und markieren danach<br />

auf den Bildern mögliche Abweichungen. So<br />

erstellen sie eine Bilddatenbank, mit der<br />

dann ein neuronales Netz aufgebaut wird,<br />

das die Bilder später selbstständig auswertet<br />

und entscheidet, ob ein Bauteil den Vorgaben<br />

entspricht oder nicht.<br />

Für die im BMW 3er erstmals angebotene<br />

Sonderausstattung Comfort Access hat<br />

ein Team der Elektrik-/Elektronik-Absicherung<br />

einen Roboter entwickelt. Bei Fahrzeugen<br />

mit dieser Funktion wird mit den Außenantennen<br />

ein dreidimensionales elektromagnetisches<br />

Feld um das Auto erzeugt.<br />

Betritt man dieses Feld, wird der Fahrzeugschlüssel<br />

erkannt. Ab einer Entfernung von<br />

rund 3 m wird zunächst das Welcome Light<br />

vor der Fahrertür aktiviert. Nähert man sich<br />

auf circa 1,5 m, wird das Fahrzeug automatisch<br />

entriegelt. Entfernt man sich wieder,<br />

verriegelt sich das Auto selbstständig.<br />

Die Funktionsabsicherung hat<br />

ein Messroboter übernommen<br />

Abgesichert wurde diese Sonderausstattung<br />

bisher manuell, allein die Parametrierung<br />

in der Entwicklung dauerte etwa zwei<br />

Tage pro Fahrzeug. Im Werk prüfen Experten<br />

vor Produktionsstart die Comfort-Access-<br />

Zonen und den Einfluss des Produktionsprozesses<br />

auf ihre Funktionalität – ebenfalls<br />

manuell. Dabei müssen auch andere Länder-<br />

oder Sonderausstattungen wie zum<br />

Beispiel eine Anhängerkupplung berücksichtigt<br />

werden. Insgesamt ein großer zeitlicher<br />

Aufwand, bei dem aufgrund der Fülle<br />

von unterschiedlichen Funktionen Ungenauigkeiten<br />

nie ganz ausgeschlossen werden<br />

konnten.<br />

Heute umrundet ein gemeinsam mit der<br />

Hochschule für Technik und Wirtschaft<br />

Dresden (HTW) entwickelter Messroboter in<br />

Schrittgeschwindigkeit eigenständig immer<br />

wieder das zu prüfende Fahrzeug in einem<br />

vorher definierten Raster und ermittelt die<br />

Feldstärken für jeden gewünschten Messpunkt.<br />

Der Fahrzeugschlüssel steckt dabei in<br />

einem Kasten an einem Liftsystem, das die<br />

unterschiedlichen Tragemöglichkeiten und<br />

-höhen wie zum Beispiel in der Hand-,<br />

Sport- oder Brusttasche simuliert. Sobald eine<br />

Ent- oder Verriegelung erkannt und von<br />

der Fahrzeugelektronik übertragen wird,<br />

führt der im Roboter verbaute Lidar-Scanner<br />

eine Abstandsmessung zwischen Schlüssel<br />

und Fahrzeug durch. Auch das gesamte<br />

Umfeld des Fahrzeugs wird erkannt und<br />

vermessen. Diese Daten werden live an einen<br />

Zentralrechner übermittelt und in einer<br />

Grafik dargestellt. Die Vorteile des Systems<br />

liegen auf der Hand: „Mit dem Roboter sind<br />

wir nicht nur viel schneller in der Absicherung,<br />

sondern auch präziser. Wir erhalten<br />

ein detailliertes und vor allem objektives<br />

Ergebnis. Die Validierung kann damit schon<br />

vor der ersten Fahrerprobung beginnen“,<br />

so Hilt.<br />

■<br />

Webhinweis<br />

Den Einsatz von KI zur Qualitäts -<br />

sicherung im Presswerk sowie zur<br />

Qualitätskontrolle bei der Fahrzeugmontage<br />

zeigt BMW in diesen Videos:<br />

:: http://hier.pro/qu8Af<br />

:: http://hier.pro/zRTfJ<br />

40 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Technik ::<br />

Etiketten-Verarbeitungssystem<br />

Omega SRI mit<br />

integriertem Inspektionssystem<br />

von AB Graphic<br />

International<br />

Bild: AB Graphic International<br />

Bildverarbeitung und ihre Integration in automatisierte Prozesse<br />

Vom Assistenzsystem bis zur<br />

Industrie-4.0-Lösung<br />

Der Einsatz von Bildverarbeitung hat sich in vielen Bereichen der Industrie bewährt und hilft<br />

Anwendern, Qualität und Effizienz im Produktionsumfeld zu verbessern. Die Einbindung<br />

entsprechender Systeme lässt sich in vier Integrationsstufen unterteilen – von manuellen bis<br />

zu hochautomatisierten Prozessen.<br />

Schnelle und zuverlässige Inspektion rund um die Uhr<br />

macht die industrielle Bildverarbeitung zu einer unverzichtbaren<br />

Technologie in der Qualitätskontrolle. Ihr rasanter<br />

technischer Fortschritt treibt die Leistungsfähigkeit<br />

von Bildverarbeitungssystemen voran und eröffnet<br />

eine Vielzahl an neuen Anwendungsmöglichkeiten.<br />

Die Bildverarbeitung wird sowohl in hochautomatisierten<br />

Prozessen als auch in manuellen Montageprozessen<br />

eingesetzt. Dabei lassen sich vier Integrationsstufen<br />

für die Einbindung industrieller Bildverarbeitung<br />

herausstellen.<br />

Stufe 1: Unterstützung in manuellen<br />

Montageprozessen<br />

In der Herstellung gibt es eine große Anzahl von Produkten,<br />

die eine manuelle Montage erfordern. Dabei<br />

kommt es vorwiegend auf die Kompetenz des Anwenders<br />

an, jeden Arbeitsschritt richtig auszuführen. Meist<br />

übernimmt ein anderer Mitarbeiter die visuelle Überprüfung<br />

im Rahmen der Qualitätssicherung.<br />

Für fehlerhafte Produkte oder Komponenten ergeben<br />

sich zwei Konsequenzen: Entweder werden sie bereits<br />

bei der Qualitätskontrolle identifiziert und ausgeschleust,<br />

oder sie gelangen zum Endkunden und werden<br />

mit großer Wahrscheinlichkeit als Mangelware zurückgegeben.<br />

Wird das Produkt nicht nachgebessert, bedeutet<br />

das in beiden Fällen unnötigen Ausschuss und schadet<br />

möglicherweise dem guten Ruf des Herstellers.<br />

Selbst wenn das ausgeschleuste Teil nachgebessert werden<br />

kann, entstehen dem Hersteller zusätzliche Kosten.<br />

Der Einsatz eines Bildverarbeitungssystems zur Inspektion<br />

reduziert die Wahrscheinlichkeit signifikant,<br />

dass der Kunde ein fehlerhaftes Produkt erhält, was der<br />

Reputation des Herstellers zugute kommt. Allerdings<br />

lassen sich damit nicht die Kosten für die Nachbearbei-<br />

Der Autor<br />

Mark Wiliamson<br />

Director Corporate<br />

Market Development<br />

Stemmer Imaging<br />

www.stemmer-imaging.<br />

com<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 41


:: Technik<br />

Technik zum kleinen Preis<br />

Viele Bildverarbeitungsbibliotheken und Toolkits können mittlerweile<br />

auf kleine Embedded-Bildverarbeitungsboards portiert<br />

werden, die in der Regel auf ARM-Architektur basieren und<br />

kosteneffizienter für Anwendungen mit höheren Stückzahlen sind.<br />

Die Kombination dieser Verarbeitungsmöglichkeiten mit kostengünstigen<br />

Kameras – einschließlich Platinenkameras – ermöglicht<br />

die Integration von Bildverarbeitungssystemen in eine Vielzahl<br />

von Produkten und Prozessen mit vergleichsweise geringen Kosten,<br />

die bisher nicht realisierbar waren.<br />

Darüber hinaus eröffnet die Verwendung von Deep-Learningund<br />

maschinellen Lerntechniken in Bildverarbeitungsanwendungen<br />

mehr Möglichkeiten für organische Produkte mit variierenden<br />

Merkmalen. Diese können ebenfalls auf kostengünstigen<br />

Embedded-Systemen laufen und ermöglichen somit besonders<br />

preiswerte Systeme.<br />

Leiterplattenbestückung mit dem Human-Assistance-<br />

Kamerasystem Ricoh SC-10 Bild: Ricoh<br />

tung senken. Dieses Problem kann nur eine Methode<br />

lösen, mit der Fehler bereits bei der Herstellung ver -<br />

mieden werden.<br />

Unter Verwendung einer Human-Assistance-Kamera<br />

befolgt der Anwender eine Reihe von Montageanweisungen,<br />

die in die Kamera geladen und auf einem Monitor<br />

angezeigt werden. Nach jedem Arbeitsschritt vergleicht<br />

das System das Ergebnis mit einer gespeicherten<br />

Vorlage, um sicherzustellen, dass alles korrekt und vollständig<br />

ausgeführt wurde, bevor zum nächsten Schritt<br />

übergegangen werden kann. Jeder abgeschlossene<br />

Schritt wird verifiziert und aufgezeichnet, womit sich<br />

das System auch für Analysen von Montageprozessen<br />

und zur Rückverfolgung einsetzen lässt.<br />

Stufe 2: Integration eines manuellen<br />

Montageprozesses<br />

Die oben beschriebene Methode ist sehr effektiv, um die<br />

korrekte manuelle Montage eines Produkts zu gewährleisten,<br />

stellt aber im Wesentlichen ein eigenständiges<br />

System dar. Hier kann man einen Schritt weitergehen<br />

und den manuellen Montageprozess in das gesamte<br />

Steuerungssystem der Anlage integrieren.<br />

Dies ermöglicht ein ausgeklügelteres Bildverarbeitungssystem<br />

zur Unterstützung der manuellen Montage<br />

mit einer größeren Auswahl an Mess- und Inspektionswerkzeugen<br />

und einer Funktion, eventuelle Montagefehler<br />

auf einem Monitor anzuzeigen. Montageanleitungen<br />

und Fertigungsdaten können dann bei Bedarf<br />

aus einer zentralen Datenbank in das System heruntergeladen<br />

werden.<br />

Mit diesem Ansatz ließen sich auch verschiedene<br />

Sicherheitsvorkehrungen treffen wie zum Beispiel die<br />

Verknüpfung einer Operator-ID mit der Ausbildungskompetenz,<br />

sodass das System überprüfen kann, ob ein<br />

Mitarbeiter, der sich für einen bestimmten Montageschritt<br />

anmeldet, für dieses Produkt geschult wurde.<br />

Ebenso könnten alle Inspektionsdaten einschließlich<br />

der Bilder in die Datenbank zurückübertragen werden,<br />

um einen vollständigen Audit-Trail für jedes montierte<br />

Bauteil zu erstellen. Außerdem erlauben innovative<br />

Bildverarbeitungswerkzeuge eine einfache Anpassung<br />

der Systemanforderungen, beispielsweise bei der Einführung<br />

neuer Produkte in die Produktion.<br />

Stufe 3: Automatisierte Inspektion<br />

Automatisierte Inspektionssysteme zur Qualitätskontrolle<br />

kommen in den unterschiedlichsten Branchen<br />

und Prozessen zum Einsatz. Auch wenn sich die Konfigurationen<br />

stark unterscheiden, haben doch alle Bildverarbeitungssysteme<br />

eines gemeinsam: Sie sind in einem<br />

Prüfprozess integriert und mit einem Ausschleusemechanismus<br />

verbunden.<br />

Produkte oder Komponenten werden oft mit hohen<br />

Geschwindigkeiten geprüft und auf der Grundlage der<br />

durchgeführten Messungen als Gut- oder Schlechtteil<br />

klassifiziert. Die verschiedenen Bildverarbeitungssyste-<br />

42 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


me reichen von einer eigenständigen intelligenten Kamera,<br />

bei der die gesamte Verarbeitung und Messung in<br />

der Kamera selbst durchgeführt und ein Pass/Fail-Ergebnis<br />

an den Ausschleuser zurückgegeben wird, bis<br />

hin zu PC-basierten Systemen mit mehreren Kameras<br />

und/oder mehreren Prüfstationen.<br />

Der Schlüssel zum Erfolg ist die Fähigkeit, ein Bildverarbeitungssystem<br />

unter Berücksichtigung der für das<br />

Industrieumfeld spezifischen Anforderungen in einen<br />

Prozess zu integrieren. Bildverarbeitungssysteme lassen<br />

sich entweder von Anfang an in neue Prozesse integrieren<br />

oder auch in bestehende nachrüsten. Mit dem Aufkommen<br />

von Embedded-Vision-Systemen werden sie<br />

zunehmend auch in OEM-Geräte integriert.<br />

Stufe 4: Prozesssteuerung mit Hilfe von<br />

Bildverarbeitung<br />

Der Einsatz von automatisierter Bildverarbeitung zur<br />

Qualitätskontrolle reduziert die Wahrscheinlichkeit signifikant,<br />

dass ein nicht vorschriftsmäßig gefertigtes Produkt<br />

den Endverbraucher erreicht. Aber in Verbindung<br />

mit statistischen Verfahren zur Prozesskontrolle und<br />

Feedback lassen sich damit nicht nur Toleranzwerte<br />

überprüfen, sondern auch Trends auf Basis der Messdaten<br />

analysieren und Änderungen am Prozess vornehmen.<br />

Auf diese Weise können Maßnahmen zur Anpassung<br />

des Fertigungsprozesses ergriffen werden, bevor ein<br />

Produkt außerhalb der festgelegten Toleranzwerte hergestellt<br />

wird. Hier folgt der logische Schritt in die Industrie<br />

4.0, wo Prozesse mit Hilfe von Big Data optimiert<br />

werden sollen — basierend auf dem Feedback der verschiedenen<br />

Sensoren, die den Prozess überwachen. Dazu<br />

gehören Standardsensoren ebenso wie intelligente<br />

Vision-Sensoren sowie hochkomplexe Bildverarbeitungssysteme<br />

und Subsysteme.<br />

Großes Spektrum an Anwendungen<br />

Die beschriebenen vier Stufen geben nur einen groben<br />

Überblick darüber, wie Bildverarbeitungssysteme eingesetzt<br />

werden können. Ihre Fähigkeiten bieten ein weitaus<br />

größeres Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten.<br />

Die Applikationen reichen von der Messdatenerfassung<br />

während der Herstellung über die Integritätsprüfung<br />

von Verpackungen bis hin zum Lesen und Verifizieren<br />

von Druckerzeugnissen, Barcodes und Etiketten.<br />

Die Vermessungsaufgaben lassen sich in drei Kategorien<br />

unterteilen: 1D, 2D und 3D. Die 1D-Vermessung<br />

wird hauptsächlich verwendet, um Positionen, Abstände<br />

oder Winkel von Kanten zu erhalten. Die 2D-Vermessung<br />

bietet eine Vielzahl von Messungen wie Fläche,<br />

Form, Umfang, Schwerpunkt, die Qualität des Oberflächenbildes,<br />

kantenbasierte Messungen sowie das Vorhandensein<br />

und die genaue Position von Merkmalen.<br />

Der Musterabgleich eines Objekts mit einer Vorlage<br />

ist ebenfalls ein wichtiger Bestandteil der 2D-Werkzeuge.<br />

Das Lesen und Überprüfen von Zeichen und Text<br />

sowie das Dekodieren von 1D- oder 2D-Codes stellen<br />

weitere wichtige Aufgaben dar.<br />

3D-Messmethoden liefern zusätzliche Höheninformationen<br />

und ermöglichen die Messung von Volumen,<br />

Form und Oberflächenqualität wie Vertiefungen, Kratzern<br />

und Dellen sowie die 3D-Formerkennung. Endlosmaterial<br />

in Form von Bahn- oder Plattenwaren wie beispielsweise<br />

Papier, Textilien, Folien, Kunststoffe, Metalle,<br />

Glas oder Beschichtungen werden im Allgemeinen mit<br />

Zeilenkamerasystemen auf Fehler geprüft.<br />

Die Bildverarbeitung spielt eine wichtige Rolle bei der<br />

End-of-Line-Inspektion, wo sie Unique Identifiers (UIDs)<br />

in Form von 1D- oder 2D-Codes, Alphanumerik oder sogar<br />

Brailleschrift für Track-and-Trace-Anwendungen in<br />

den unterschiedlichsten Branchen wie Luft- und Raumfahrt,<br />

Automobil, Lebensmittel, Gesundheitswesen und<br />

Pharmazie lesen kann. Menschenlesbare Daten auf<br />

Verpackungen wie Chargennummern, Mindesthaltbarkeits-<br />

oder Verfallsdaten sind auch für Produkte wie<br />

Lebensmittel, pharmazeutische und medizinische Erzeugnisse<br />

sowie Kosmetika unverzichtbar.<br />

■<br />

Wir fixieren Ideen!<br />

Sie haben die faszinierenden Herausforderungen – wir die spannenden<br />

Konzepte: modulare Spannsysteme, Vakuum-Spanntechnik und<br />

Zuführsysteme. Mit der Perfektion aus über 50 Jahren marktführender<br />

Qualitätsarbeit. Mit der Innovationskraft von über 250 Patenten und<br />

Rechten für Inspirationen von Witte. Ihre Visionen und unsere Präzision:<br />

punktgenauer kann man Ideen nicht fixieren!<br />

Auf Präzision fixiert<br />

witte-barskamp.de<br />

MODULARE SPANNSYSTEME | VAKUUM-SPANNTECHNIK | ZUFÜHRSYSTEME | AUFTRAGSFERTIGUNG<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 43


:: Technik<br />

3D Microprint setzt auf spezielle Lösung für Qualitätssicherung additiv gefertigter Bauteile<br />

Großer Auftritt<br />

für Mikroprüfmaschinen<br />

Besondere Aufgaben erfordern spezielle Lösungen: 3D Microprint fertigt mit dem Mikrolasersinter-Verfahren<br />

additiv winzige Bauteile mit Oberflächenrauheiten von Rz zwischen 10 und<br />

25 μm bei gleichzeitig hohen Dichten von über 99,5 %. Tests zur Untersuchung der mechanischen<br />

Kennwerte führt das Unternehmen mit Mikroprüfmaschinen von Hegewald & Peschke durch.<br />

Die Autoren<br />

Joachim Göbner<br />

Geschäftsführer<br />

3D Microprint<br />

www.3dmicroprint.com<br />

Cornelia Graf-Chmiel<br />

Marketing<br />

Hegewald & Peschke<br />

www.hegewald-peschke.de<br />

Die Miniaturprüfmaschine<br />

Inspekt Micro S500 ist mit<br />

einem Wegmesssystem<br />

ausgestattet, das eine<br />

Auflösung von 5 nm besitzt<br />

Bild: Hegewald & Peschke<br />

Beim Mikrolasersintern wird das am Computer<br />

in 3D konstruierte Modell nach dem<br />

Pulverbettverfahren hergestellt. Hierbei<br />

wird das Pulvermaterial eines Werkstücks<br />

Schicht für Schicht aufgetragen und verfestigt.<br />

Beim Mikrolasersintern wird das Material<br />

per Laser strukturiert aufgeschmolzen<br />

und somit schichtweise miteinander verbunden.<br />

Mit dem Verfahren lassen sich<br />

Wandstärken von weniger als 100 μm erstellen<br />

mit einer Materialdichte von über<br />

99 % bei gleichzeitiger Maßhaltigkeit und<br />

vollumfänglichen Materialeigenschaften.<br />

Mit dem Verfahren und durch eine unternehmensinterne<br />

Pulverspezifikation kann<br />

3D Microprint mit Sitz in Chemnitz diese<br />

Marktanforderungen erfüllen und teilweise<br />

sogar übertreffen.<br />

Durch die hohen Auflösungen der Bauteilgeometrien<br />

und -eigenschaften erreicht<br />

das Unternehmen im Vergleich zum Metallpulverspritzgießen<br />

(MIM) gleiche beziehungsweise<br />

teilweise höhere Qualitätsstandards.<br />

Im Hinblick auf Oberflächenrauigkeit<br />

werden Rz-Werte von weniger als 10 bis<br />

25 μm erreicht bei gleichzeitig hohen Dichten<br />

von über 99,5 %. Um diese Eigenschaften<br />

für Industriebereiche wie der Medizintechnik<br />

sicherzustellen, prüft 3D Microprint<br />

zum einen Kundenanforderungen nach<br />

hausinterner Zertifizierung nach ISO<br />

9001:2015. Bearbeitet und dokumentiert<br />

werden diese schon jetzt nach den Anforderungen<br />

der EN ISO 13489 Norm für Maschinensicherheit.<br />

Aufgrund der hohen Anforderungen arbeitet<br />

die Qualitätssicherung des Unternehmens<br />

seit einiger Zeit mit Hegewald &<br />

Peschke zusammen. Neben Standarduniversalprüfmaschinen<br />

hat Hegewald & Peschke<br />

sowohl für statische Zugversuche an Miniaturproben<br />

als auch für zyklische Prüfaufgaben<br />

Mikroprüfmaschinen entwickelt. Die<br />

Miniaturprüfmaschine Inspekt Micro S500<br />

ist zum Beispiel mit einem Wegmesssystem<br />

ausgestattet, das eine Auflösung von 5 nm<br />

besitzt und Zug-, Druck-, Biege- und Peel-<br />

Versuche an lasergesinterten Werkstoffen<br />

und Bauteilen bis 500 N erlaubt.<br />

Für den Zugversuch an metallischen<br />

Werkstoffen nach DIN EN ISO 6892 erweisen<br />

sich die Probenformen nach DIN 50125<br />

als gute Basis, bedürfen allerdings einer genauen<br />

Untersuchung. Besonders die Radien<br />

und Übergänge zwischen Probenkopf und<br />

Probentaille können häufig nicht in gewohnter<br />

Weise verwendet werden. Die Herstellung<br />

ist zwar problemlos möglich, aller-<br />

44 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


dings führen kurze und scharfe Übergänge<br />

wie zum Beispiel bei Gewinde- oder Schulterproben<br />

zu lokalen Spannungsüberhöhungen<br />

und entsprechendem Versagen an<br />

diesen Stellen. Die Zugversuche mit dieser<br />

Bruchlage wären alle ungültig. Je nach Herstellungsverfahren<br />

muss die Oberfläche<br />

nachbearbeitet werden und kann nicht „asbuilt“<br />

geprüft werden.<br />

Weitere Einschränkungen bei der Wahl<br />

einer Probenform kommen besonders bei<br />

hochpräzisen und teuren Herstellungsverfahren<br />

vor, da die Proben möglichst kurz<br />

sein sollen. Klassische Probeneinspannungen<br />

wie Keilspannzeuge oder Schraubspannzeuge<br />

lassen sich nur sehr aufwändig<br />

verkleinern. Deutlich einfacher sind dann<br />

formschlüssige Aufnahmen, aber ohne Gewinde.<br />

Flach- beziehungsweise Rundzugproben<br />

mit einer Schulter als Gegenlager<br />

lassen sich leicht herstellen und einfach<br />

prüfen.<br />

Aufnahmen müssen formschlüssig in<br />

engem Toleranzfenster gefertigt sein<br />

Bei der Miniaturisierung der Proben und<br />

entsprechend des Prüfaufbaus muss verschiedenen<br />

Einflussfaktoren Rechnung getragen<br />

werden. Eine Herausforderung besteht<br />

dabei in der Präzision und Axialität der<br />

Probeneinspannung und Krafteinleitung.<br />

Das heißt beispielsweise für die formschlüssige<br />

Aufnahme, dass sie in einem engen Toleranzfenster<br />

gefertigt werden muss und es<br />

die Möglichkeit der Selbstausrichtung geben<br />

sollte.<br />

Des Weiteren sollte die Krafteinleitungsachse<br />

— das betrifft die Kraftmesszelle sowie<br />

die obere und die untere Einspannung<br />

— unidirektional präzise axial zueinander<br />

ausgerichtet sein. Abweichungen im Mikrometer-Bereich<br />

können bereits zur Einleitung<br />

von Querkräften führen und das Ergebnis<br />

verfälschen. Auch ist es erforderlich, dass<br />

der Maschinenbau der Prüfmaschine so optimiert<br />

ist, dass beim Verfahren der Fahrtraverse<br />

diese Axialität über den gesamten<br />

Prüfhub nicht beeinträchtigt wird.<br />

Eine zusätzliche Herausforderung des<br />

Downscaling der Prüfaufgabe stellt die Bestimmung<br />

der Dehnungsparameter dar. Als<br />

Dehnung wird prinzipiell die Verlängerung<br />

bezeichnet, also die Zunahme der Anfangsmesslänge<br />

zu einem beliebigen Zeitpunkt,<br />

angegeben in Prozent. Diese Verlängerung<br />

kann herkömmlich über das Wegmesssystem<br />

der Prüfmaschine oder über ein spezielles<br />

Dehnungsmessgerät, auch Extensometer<br />

genannt, bestimmt werden. Die Bestimmung<br />

der Dehnung auf Basis des Wegkanals<br />

der Prüfmaschine unterliegt stets verschiedenen<br />

Einflussgrößen. Besonders die<br />

Steifigkeit des Prüfaufbaus, zu der neben<br />

dem Lastrahmen auch der Kraftmesssensor,<br />

die Adaption der Komponenten sowie die<br />

Probeneinspannung beitragen, ist von Bedeutung<br />

und kann zu einem erheblichen<br />

Messfehler führen.<br />

Daher ist die Bestimmung der Verformung<br />

der Probe durch ein Extensometer<br />

empfohlen. Die ISO6892–1 spricht explizit<br />

von einer Extensometer-Dehnung. Dies gilt<br />

besonders, wenn Ergebnisse ermittelt werden<br />

sollen, bei denen kleine Dehnungen benötigt<br />

werden, wie zum Beispiel bei der Ermittlung<br />

des Elastizitätsmoduls.<br />

Bei Zugversuchen an additiv gefertigten<br />

Bauteilen sind material- und herstellkostenabhängig<br />

Probenlängen von kleiner 10 mm<br />

nicht ungewöhnlich. Dies macht den Einsatz<br />

taktiler Messsysteme nahezu unmöglich<br />

beziehungsweise extrem aufwendig. In<br />

diesem Einsatzfeld können optische Messverfahren<br />

angewendet werden. Laser- und<br />

Videoextensometer mit speziellen telezentrischen<br />

oder semitelezentrischen Linsen erlauben<br />

die Bestimmung der Probendehnung<br />

entsprechend Klasse 1 nach ISO 9513<br />

für kleinste Anfangsmesslängen.<br />

■<br />

Die Funktionsweise des Mikrolasersinterns: Das Material wird per Laser<br />

strukturiert aufgeschmolzen und somit schichtweise miteinander verbunden<br />

Bild: 3D Microprint<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 45


:: Technik<br />

Wacker Chemie nutzt bei der Entwicklung Prüftechnik von Weiss Technik<br />

Jedem Klima gewachsen<br />

Ein zentraler Schritt bei der Entwicklung und Optimierung von Rohstoffen und Rezepturen für die<br />

Bauindustrie ist für Wacker Chemie die Prüfung unter bestimmten klimatischen Bedingungen.<br />

Dabei verlässt sich das Unternehmen auf erprobte und vielseitig einsetzbare Klimaprüfschränke<br />

und -kammern von Weiss Technik.<br />

Fliesenkleber, Farben und Putze, Selbstverlaufsmassen,<br />

Wärmedämmverbundsysteme, Dichtungsschlämme,<br />

Klebstoffe sowie Bitumenanstriche – solche Produkte<br />

entwickelt Wacker für die Baubranche. Um die geforderten<br />

Produkteigenschaften sicher zu erzielen und in Versuchsreihen<br />

zu überprüfen, greifen acht Laborgruppen<br />

auf die Technik des Prüflabors in Burghausen zu. Diese<br />

besteht unter anderem aus insgesamt sechs Standard-<br />

Klimaprüfschränken und einem Spezialprüfschrank für<br />

größere Probenkörper von Weiss Technik. Darüber hinaus<br />

verfügt der Standort über ein komplettes Klimalabor<br />

von Weiss Technik. Darin können Anwendungen unter<br />

unterschiedlichsten klimatischen Bedingungen realitätsnah<br />

geprüft werden. So ist es beispielsweise möglich<br />

zu untersuchen, wie sich eine Bitumenmasse bei<br />

+ 40 °C und 90 % Luftfeuchtigkeit in Dubai verarbeiten<br />

lässt oder ob bei derselben Masse Bruchstellen bei<br />

−20 °C in Moskau entstehen. Ein enormer Kostenvorteil,<br />

eine deutliche Zeiteinsparung und ein sicherer Weg, um<br />

zuverlässig vergleichbare Prüfergebnisse zu erzielen.<br />

Service ist entscheidend für den zuverlässigen Betrieb<br />

Der Autor<br />

Janko Förster<br />

Leiter Produktmanagement<br />

Weiss Technik<br />

www.weiss-technik.com<br />

Um die Eigenschaften von Bitumen unter<br />

bestimmten klimatischen Bedingungen zu<br />

testen, werden in den Klimakammern bei<br />

Wacker Rissüberbrückungstests durchgeführt<br />

Bild: Wacker Chemie<br />

Wacker setzt gezielt auf Prüftechnik von Weiss Technik,<br />

weil diese einerseits die gewünschten klimatischen Bedingungen<br />

– in der Regel Temperatur und Feuchte – präzise<br />

erzielt. Andererseits arbeiten die Geräte und Kammern<br />

besonders zuverlässig und sind auch im Wartungsfall<br />

schnell wieder einsatzbereit. „Wir sind sehr zufrieden<br />

mit den Anlagen, der Service ist perfekt. Wenn einmal etwas<br />

ist, wissen die Techniker immer genau, was zu tun ist<br />

und setzen die Anlage schnell wieder instand“, sagt<br />

Michael Killermann, Anwendungstechniker bei Wacker.<br />

Die eingesetzten Klimaprüfschränke WK3–180/40<br />

realisieren Temperaturen von – 40 bis bis + 180 °C und<br />

eine relative Feuchte von 15 bis 98 %. Damit decken sie<br />

alle gängigen Prüfaufgaben bei Wacker ab, die im Bitumenbereich<br />

überwiegend im Bereich zwischen – 20 bis<br />

+ 70 °C prüfen. Darüber hinaus ist am Standort ein Prüfschrank<br />

für große Probenkörper sowie seit neustem eine<br />

Frosttaukammer verfügbar. In den Prüfschränken<br />

werden einfache und mehrstufige Prüfungen über Zeiträume<br />

von einer Stunde bis hin zu vier Wochen und länger<br />

realisiert. Eine typische Prüfung ist das Anfahren<br />

und Halten verschiedener Temperaturen hintereinander,<br />

beispielsweise 0 °C, + 23 °C, – 5 °C und – 20 °C.<br />

Im Bitumenbereich entwickelt Wacker im Kundenauftrag<br />

vornehmlich abdichtende Beschichtungen für<br />

46 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Keller und Dach. Dazu wird die vorhandene Bitumenpaste<br />

mit Vinnapas R Dispersionspulver und anderen<br />

Zusatzstoffen so optimiert, dass die gewünschte Widerstandsfähigkeit<br />

im jeweiligen Einsatzgebiet beziehungsweise<br />

in der jeweiligen Klimazone sicher gewährleistet<br />

ist. Bei den Entwicklungen muss Wacker zahlreiche<br />

kundenseitige und baurechtlich Anforderungen<br />

einhalten. So sind bei Bitumenprodukten für öffentliche<br />

Gebäude beispielsweise 21 verschiedene Normen zu<br />

berücksichtigen. Daher ist es Wacker besonders wichtig,<br />

dass die geforderten Prüfwerte exakt eingehalten werden.<br />

Killermann: „Wir wollen unseren Kunden immer eine<br />

perfekte Lösung bieten. Dafür brauchen wir natürlich<br />

auch exakte Prüfergebnisse, die wir mit der Prüftechnik<br />

von Weiss Technik zuverlässig erzielen.“<br />

Herstellerunabhängige Kalibrierung<br />

Ihrer Messmittel bei SPEKTRA.<br />

Sensoren (Beschleunigung, Drehrate, Schall, ...)<br />

Messgeräte (Vibrationsmessung, …)<br />

Schallpegelmesser (inkl. Eichung)<br />

Wenn es genau sein soll<br />

Dynamische Kalibrierung<br />

Wir kümmern uns<br />

Abwicklung von Reparaturleistungen<br />

Denn Zeit ist Geld<br />

Kurze Durchlaufzeiten<br />

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Bilder Sensoren: Kistler Instrumente AG, Winterthur, Schweiz<br />

Mit ein- und mehrstufigen Prüfungen lassen sich die Eigenschaften<br />

eines Produktes exakt ermitteln und an Kundenwünsche anpassen<br />

Bild: Wacker Chemie<br />

Um die Prüftechnik der Laborgruppe in Burghausen<br />

bestmöglich auszulasten, bedarf es einer exakten Planung.<br />

Hierfür ist ein Mitarbeiter zuständig, der alle Prüfungen<br />

koordiniert und die Prüfanlagen so programmiert,<br />

dass sie zum gewünschten Zeitpunkt konditioniert<br />

bereitstehen. Da die Arbeitsplätze der Anwendungstechniker<br />

zum Teil weiter vom Prüflabor entfernt<br />

sind, können diese die Prüfungen über einen Remote-<br />

Zugang jederzeit am Rechner oder per Smartphone<br />

überwachen – auch am Wochenende. Das ist insbesondere<br />

bei längeren Versuchsreihen sehr komfortabel.<br />

Die Entwicklung und Optimierung von Grundstoffen,<br />

Rezepturen und fertigen Mischungen in Klimaprüfschränken<br />

bietet viele Vorteile. Einerseits kann Wacker die<br />

Viskosität und das Aushärteverhalten testen und anpassen.<br />

Damit ermöglicht das Unternehmen seinen Kunden<br />

kürzere Bauphasen mit reduzierten Trockenzeiten und<br />

die Arbeit auch bei niedrigen Temperaturen. Andererseits<br />

leistet die Prüftechnik einen Beitrag zum Umweltschutz.<br />

Killermann: „Statt durch die Welt zu fliegen und ein Produkt<br />

in Moskau, Dubai und Hamburg zu testen, holen wir<br />

das Klima in den Prüfschränken einfach zu uns. Das ist<br />

schneller, zuverlässiger und schont die Umwelt.“ ■<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

• Gutlehrring/dorn aus Material HX wird in Gauger eingespannt<br />

• Werkstück wird zur Lehrung herangefahren, Pendelhalter erlaubt<br />

Bewegungen in 4 Richtungen ähnlich einer Lehrung von Hand<br />

• <br />

<br />

www.frenco.de<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> FRENCO GmbH I Verzahnungstechnik I Messtechnik I 90518 Altdorf I www.frenco.de 47


:: Technik<br />

Schnelles Messen von Asphären und anderen Optiken<br />

Hohe Anforderungen an die<br />

Positioniergenauigkeit<br />

Für ein neues berührungsloses Verfahren, mit dem sich Optiken, insbesondere Asphären präzise,<br />

schnell, flexibel und direkt in der Produktionslinie messen lassen, setzt Mahr Hexapoden ein.<br />

Diese können mit ganz unterschiedlichen Stellwegen die verschiedensten Lasten auf den<br />

Mikrometer oder sogar Nanometer genau positionieren.<br />

Im Gegensatz zu<br />

existierenden Systemen,<br />

die eine Messzeit von<br />

mehreren Minuten<br />

benötigen, ermöglicht<br />

das Maropto TWI 60 die<br />

Vermessung gesamter<br />

Oberflächen in 20 bis<br />

30 s. Ein Hexapod als<br />

Positioniersystem<br />

beim Kalibrieren und<br />

Vermessen trägt entscheidend<br />

dazu bei<br />

Bild: Mahr<br />

„Im Gegensatz zu bestehenden Systemen, die eine<br />

Messzeit von mehreren Minuten benötigen, ermöglicht<br />

das Maropto TWI 60 die Vermessung gesamter Oberflächen<br />

in 20 bis 30 Sekunden“, erklärt Dr. Jürgen Schweizer,<br />

Produktmanager bei Mahr. Bereits während der Auswertung<br />

eines Prüflings, die typischerweise etwa 2 min<br />

dauert, kann der nächste Prüfling vermessen werden.<br />

Neben der geringen Vermessungsdauer punktet das<br />

System zudem durch Flexibilität. Vermessen werden<br />

können nicht nur Asphären, sondern auch andere Optiken<br />

mit von den Standardformen abweichenden Geometrien,<br />

sogenannte Freiformen. Dabei ist das System<br />

so robust, dass es direkt in der Fertigung aufgebaut<br />

werden kann.<br />

Das Messsystem von Mahr arbeitet ähnlich wie ein<br />

„normales“ Interferometer, erfasst jedoch den Prüfling<br />

optisch nicht „auf einmal“ vollständig in einem Bild,<br />

sondern in vielen Subaperturen, die zu verschiedenen<br />

Zeiten aktiv sind. Die Erfassung des Prüflings „auf einmal“<br />

würde bei Asphären und Freiformoptiken mit ihren<br />

relativ steilen Oberflächen nämlich ein Ineinanderlaufen<br />

der Interferenzmuster verursachen, welches anschließend<br />

nicht mehr aufgelöst werden könnte. Werden<br />

die einzelnen Subaperturen nun geometrisch verteilt<br />

aktiv geschaltet, treffen unterschiedlich gekippte<br />

Wellenfronten auf die Prüfoptik und zwar so, dass sich<br />

die entstehenden Interferenzmuster nicht überlappen.<br />

So erhält man letztlich von jeder Subapertur ein ungestörtes<br />

Interferenzmuster eines lokalen Teiles der Prüflingsoberfläche.<br />

Anschließend werden die einzelnen Interferenzmuster<br />

zu einem Gesamtmuster zusammengerechnet.<br />

Dieses repräsentiert die Oberfläche des<br />

(asphärischen) Prüflings und kann entsprechend ausgewertet<br />

werden.<br />

Die Autorinnen<br />

Doris Knauer<br />

Markt & Produkte<br />

Physik Instrumente (PI)<br />

www.pi.de<br />

Ellen-Christine Reiff<br />

Redaktionsbüro<br />

Stutensee<br />

Kalibrierung für jede Subapertur<br />

Wie jedes Messgerät muss auch das Maropto TWI referenziert<br />

und kalibriert werden. Dazu wird eine hochgenau<br />

gefertigte Kugel bekannter Geometrie für jede Subapertur<br />

an eine Vielzahl von Positionen im Messvolumen<br />

gefahren und deren Oberfläche mit der jeweiligen<br />

Subapertur gemessen. Schließlich werden die individuellen<br />

Messungen ausgewertet, und für jede Subapertur<br />

wird ein Korrekturalgorithmus erstellt. „Da sich laterale<br />

Positionsfehler der Kalibrierkugel im Korrekturalgorithmus<br />

der jeweiligen Subapertur auswirken, muss die Kalibrierkugel<br />

präzise im Raum positioniert werden und<br />

ihre Position muss während der Messung stabil gehalten<br />

werden“, betont Schweizer. „Dieser Kalibrierprozess<br />

muss das Messvolumen abdecken und wird daher an<br />

sehr vielen Positionen im Messvolumen durchgeführt.<br />

Da jeder Kalibrierfehler in den späteren Messprozess<br />

eingeht, muss jede einzelne Position sehr exakt angefahren<br />

werden.“ Gefordert ist ein maximaler lateraler<br />

Positionierfehler von 5 μm bei einer Wiederholgenauigkeit<br />

von weniger als 0,5 μm. Um die hohen Anforderungen<br />

an den Positioniermechanismus im Messgerät sicherzustellen,<br />

hat sich Mahr für den Hexapod H-824<br />

von Physik Instrumente (PI) entschieden. Beim eigentlichen<br />

Messvorgang muss dieser dann auch den Prüfling<br />

in fünf Freiheitsgraden stabil positionieren. Hierbei müssen<br />

Soll- und Ist-Position sehr genau übereinstimmen.<br />

48 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Incircuit-Funktionstestsysteme und<br />

Adaptionen für Flachbaugruppen, Hybride,<br />

Module und Geräte<br />

Im Gegensatz zur seriellen Kinematik wirken bei<br />

parallelkinematischen Systemen alle Aktoren unmittelbar<br />

auf die gleiche Plattform. So können Hexapoden<br />

mit verbesserter Bahngenauigkeit, höherer Wiederhol -<br />

genauigkeit und Ablaufebenheit arbeiten Bild: PI<br />

So dürfen zum Beispiel Abweichungen bei der Kippung<br />

60 μrad nicht überschreiten.<br />

Dieser Anforderung wird der Hexapod mehr als gerecht.<br />

Er eignet sich für Stellwege bis ±22,5 mm entlang<br />

der translatorischen Achsen XY und bis ±12,5 mm in Z. .<br />

Die Aktorauflösung beträgt 7 nm. Die kleinste Schrittweite<br />

liegt bei 0,3 μm in Richtung der X-, Y- und Z-Achse,<br />

bei einer Wiederholgenauigkeit bis ±0,1 μm beziehungsweise<br />

±2 μrad über den gesamten Stellweg.<br />

Gegenüber seriellen Kinematiken haben Parallelkinematik-Systemen,<br />

zu denen die Hexapoden zählen, einige<br />

Vorteile: In einem seriellkinematischen Mehrachsensystem<br />

ist jeder Aktor genau einem Bewegungsfreiheitsgrad<br />

zugeordnet. Werden Positionssensoren integriert,<br />

sind diese ebenfalls jeweils einem Antrieb zugeordnet<br />

und messen nur die Bewegung in dem Freiheitsgrad<br />

der entsprechenden Stellachse. Alle unerwünschten<br />

Bewegungen in den anderen Freiheitsgraden, die<br />

zum Beispiel durch Führungsfehler der einzelnen Achsen<br />

entstehen, können nicht erkannt und ausgeregelt<br />

werden. Da bei Hexapoden alle sechs Aktoren unmittelbar<br />

auf die gleiche Plattform wirken, können sich keine<br />

Führungsfehler addieren. Zu der präziseren Bewegung<br />

kommt die geringere bewegte Masse, da nur die Plattform<br />

bewegt wird. Daraus ergibt sich eine höhere Dynamik,<br />

eine deutlich bessere Bahntreue sowie Wiederholund<br />

Ablaufgenauigkeit für alle Bewegungsachsen. Weil<br />

es keine geschleppten Kabel gibt, ist die Präzision nicht<br />

durch Reibung oder Momente eingeschränkt. Außerdem<br />

bauen die Hexapoden sehr kompakt.<br />

■<br />

seit 1979 Testsysteme im Einsatz , u.a.<br />

bei Automotive, Avionik, Medizintechnik,<br />

Maschinensteuerungen, Sensorik u.v.m.<br />

Stand-alone und Inline Testsysteme<br />

schnelle, praxisnahe und anwenderfreundliche<br />

Testprogrammerstellung<br />

<br />

Boundary Scan-Test<br />

breites Spektrum an Stimulierungsund<br />

Messmodulen aus eigener<br />

Entwicklung und Produktion<br />

<br />

2 <br />

Programmierung, Einbindung<br />

externer Programme<br />

Auswertung von Analog-/Digital-<br />

<br />

<br />

Statistik, Qualitätsmanagement<br />

manuelle und pneumatische Prüfadapter<br />

Prüfadaptererstellung in einem halben Tag mit<br />

Adapterkonstruktions- und Erstellungspaket<br />

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E-Mail: info@reinhardt-testsystem.de http://www.reinhardt-testsystem.de<br />

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Intelligent Testing<br />

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Herausforderungen<br />

Selbsthilfe.<br />

Webhinweis<br />

Ein Video von Mahr zum Maropto TWI 60 mit dem<br />

Hexapod von PI sehen Sie hier:<br />

http://hier.pro/jt8ZA<br />

www.zwickroell.com<br />

zwickiLine bis 5 kN<br />

Manchmal sind es die kleinen Details die den Unterschied<br />

ausmachen. Egal wie klein oder groß die Prüfherausforderung<br />

ist, die Prüfmaschine zwickiLine eignet sich für<br />

die Forschung und Entwicklung genauso hervorragend<br />

wie für die laufende Qualitätssicherung.<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 49


:: Technik<br />

Neuentwicklungen der Fraunhofer-Allianz Vision für die Qualitätssicherung<br />

Bildverarbeitung bereitet<br />

der digitalen Fabrik den Weg<br />

Die 100-Prozent-Qualitätssicherung in der digitalen Fabrik wird durch die industrielle Bildver -<br />

arbeitung erst möglicht. Die Fraunhofer-Allianz Vision hat eine Reihe neuer Lösungen für die<br />

Bildverarbeitung entwickelt, die diesen Trend unterstützen. Sie umfasst intelligente Assistenz -<br />

systeme, Augmented Reality, die digitale Prüfplanung und den Einsatz von maschinellem Lernen.<br />

Die Autorin<br />

Sabine Koll<br />

Redaktion<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong><br />

Mithilfe des maschinellen Lernens wird in der industriellen<br />

Bildverarbeitung sowie der optischen und akustischen<br />

Mess- und Prüftechnik eine neue Ära eingeleitet.<br />

Damit werden Anwendungen möglich, die bisher zu teuer,<br />

zu langsam oder zu unflexibel waren. Auf maschinellem<br />

Lernen basierende Mess- und Prüfsysteme müssen<br />

nicht mehr auf feste Arbeitsschritte oder Aufgaben ausgelegt<br />

sein. Sie lassen sich nicht nur an unterschiedlichste<br />

Randbedingungen, wie Prüfinhalte, Fehlerklassen<br />

oder Gestalt der Prüfobjekte frei anpassen, sondern haben<br />

oft sogar von vornherein die notwendige Intelligenz<br />

implementiert, um die Anpassungen selbst vornehmen<br />

zu können.<br />

Sie verfügen zudem über die Fähigkeit zur Selbstkonfiguration<br />

und arbeiten autonom und selbstlernend, ohne<br />

dass jede Anwendungsvariante fallspezifisch vorgegeben<br />

werden muss. Vor diesem Hintergrund gewinnen<br />

neue Technologien und Lösungen aus der angewandten<br />

Forschung an Bedeutung, wie sie die Institute innerhalb<br />

der Fraunhofer-Allianz Vision entwickeln.<br />

Im Bereich der zerstörungsfreie Prüfung entwickelt<br />

das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik<br />

ITWM in Kaiserslautern Terahertz-Messtechnik-Systeme,<br />

mit denen sich zum Beispiel Schichtdicken<br />

nicht-metallischer Oberflächen in oder am Ende des Lackierprozesses<br />

messen lassen. Nun steht eine robotergestützte<br />

Variante zur Verfügung, bei der zur vereinfachten<br />

Integration in das Arbeitsumfeld wird ein kollaborativer<br />

Roboter (Cobot) eingesetzt wird.<br />

Das System eignet sich vor allem für die Dickenmessung<br />

einzelner Schichten innerhalb eines Mehrschichtsystem,<br />

wobei die Beschichtung auf beliebigem Material<br />

aufgetragen sein kann. Daneben können auch feuchte,<br />

klebrige und weiche Beschichtungen und Schichten<br />

auf gekrümmten Oberflächen gemessen werden. Analog<br />

zur Ultraschallmessung werden kurze Terahertz-<br />

Lichtpulse auf die Probe geschickt. Terahertz-Messungen<br />

kommen jedoch, anders als Ultraschall, ohne Koppelmedium<br />

aus und arbeiten somit berührungs- los. An<br />

jeder Grenzfläche wird ein Teil des Lichts reflektiert und<br />

diese reflektierten Signale werden vom Terahertz-Empfänger<br />

zeitaufgelöst registriert. Die zeitaufgelösten<br />

Echosignale enthalten die Tiefeninformationen der Probe,<br />

woraus die Schichtdicken bestimmt werden können.<br />

50 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Das Assistenzsystem 3D-Smartinspect des Fraunhofer<br />

IZFP kommt dort zum Einsatz, wo große Bauteile oder<br />

Strukturen von Hand geprüft werden. Es erfasst<br />

optisch den Prüfprozess, das Trackingmodul verfolgt<br />

die Bewegung des Prüfkopfs und protokolliert<br />

Prüfpositionen und Messsignale. Abschließend wird<br />

das Ergebnis in Form einer digitalen Bauteilakte an<br />

das sogenannte Diconde-System (Digital Imaging and<br />

Communications for Non-Destructive Evaluation)<br />

übergeben Bild: Fraunhofer IZFP<br />

Für dünne Schichten erfolgt die Schichtdickenbestimmung<br />

durch einen Vergleich von gemessenem und<br />

simuliertem Signalverlauf. Zur Simulation benötigt man<br />

die Materialparameter der eingesetzten Beschichtungsmaterialien<br />

und den Signalverlauf des einfallenden Terahertz-Pulses.<br />

Mit dieser Kenntnis werden die Dicken<br />

der Einzelschichten so lange variiert, bis eine optimale<br />

Übereinstimmung von Messung und Simulation erreicht<br />

wird. Eine Messzeit deutlich unter einer Sekunde<br />

pro Messpunkt ist möglich, da die Auswertung der Messung<br />

erfolgt, während schon das nächste Messsignal<br />

aufgenommen wird. Die Auswertezeit für die Messung<br />

von bis zu fünf Schichten ist damit vernachlässigbar<br />

kurz. Die in vielen industriellen Umgebungen vorhandenen<br />

Vibrationen und Schwingungen werden durch eine<br />

speziell angepasste Auswertesoftware ausgeglichen,<br />

durch die auch unter widrigen Bedingungen zuverlässige<br />

Dickenmessungen möglich sind.<br />

Mobile Terahertz-Prüfungen mit<br />

Hand- oder kompaktem Scanner<br />

Auch für mobile Terahertz-Prüfungen hat das Fraunhofer<br />

ITWM ein Gerät entwickelt. Sie kommen zum Einsatz<br />

bei schwer zugänglichen Bauteilen wie etwa der Inspektion<br />

von Kunststoff- und beschichteten Metallrohren<br />

oder der Prüfung von Baugruppen aus Faserverbundwerkstoffen<br />

während der Produktion. Dabei stehen<br />

zwei Versionen zur Verfügung: Der Handscanner ist mit<br />

einem Encoder ausgestattet und ermöglicht so eine<br />

schnelle Messung in Richtung der Sensorbewegung.<br />

Auf diese Weise kann mittels B-Scan das Innere des untersuchten<br />

Bauteils dargestellt werden. Sollen größere<br />

Ausschnitte untersucht werden, so bietet sich die Ausführung<br />

als kompakter Scanner an, der die Fläche eines<br />

DIN A4-Blatts in weniger als eine Minute erfasst. Hier<br />

sind neben den B-Scans auch C-Scan-Darstellungen<br />

möglich, die eine 3D-Darstellung erlauben.<br />

Ein weiteres Beispiel für die Handprüfung großer industrieller<br />

Bauteile und Strukturen ist das intelligente<br />

Assistenzsystem 3D-Smartinspect des Fraunhofer Instituts<br />

für zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Saarbrücken.<br />

Es macht mit interaktiver Visualisierung und digitaler<br />

Prüfakte die Handprüfung objektivierbar und<br />

quantifizierbar. Das System erfasst optisch den Prüfprozess,<br />

das Tracking-Modul verfolgt die Bewegung des<br />

Prüfkopfs und protokolliert Prüfpositionen und Messsignale.<br />

Aufgenommene Messsignale und Volumendaten<br />

werden KI-gestützt ausgewertet und für das Livebild<br />

mit Ortskoordinaten fusioniert. Die registrierten<br />

Fehleranzeigen werden auf einem Notebook oder Tablet<br />

dargestellt. Augmented Reality (AR) ermöglicht zudem<br />

die Visualisierung mit einer Hololens. Abschließend<br />

wird das Ergebnis über eine entsprechende Schnittstelle<br />

im Dateiformat Diconde (Digital Imaging and Communication<br />

for Non-Destructive Evaluation) übergeben,<br />

das sich zunehmend als Standard in der zerstörungsfreien<br />

Prüfung etabliert. Dadurch können die aufgenommen<br />

Daten mit weiteren Verfahren der zerstörungsfreien<br />

Prüfung verglichen und analysiert werden.<br />

Swir-Sensor prüft auch glänzende<br />

oder tiefschwarze Oberflächen<br />

Neuentwicklungen aus der Fraunhofer-Allianz Vision<br />

gibt es auch aus dem Bereich optische 3D-Messtechnik:<br />

Dazu gehört ein kurzwelliges Infrarotlicht (Swir) nutzender<br />

3D-Sensor des Fraunhofer-Instituts für Angewandte<br />

Optik IOF in Jena, mit dem sich auch sogenannte<br />

unkooperativer Oberflächen, also glänzende oder<br />

tiefschwarze, prüfen lassen. Der Swir-3D-Sensor arbeitet<br />

mit einer Wellenlänge von 1.450 nm außerhalb des<br />

zumeist verwendeten VIS- (400...800 nm) oder NIR-<br />

A-Spektrums (zum Beispiel 850 oder 950 nm). Er basiert<br />

auf dem im VIS-Bereich etablierten Verfahren der Triangulation<br />

zweier Stereokameras, kombiniert mit einem<br />

aktiven Musterprojektor. Da klassische Verfahren der<br />

Mustergenerierung wie etwa Digital Light Projection<br />

(DLP) nicht im SWIR einsetzbar sind, wurde der Swir-<br />

Musterprojektor basierend auf dem Gobo-Projektorprinzip<br />

entwickelt. Auch der Einsatz klassischer, siliziumbasierter<br />

Kameras ist im Swir nicht möglich, sodass<br />

hier Ingaas-Sensoren eingesetzt werden.<br />

Die Projektion aperiodischer Sinusmuster erlaubt die<br />

Rekonstruktion dichter 3D-Punktwolken anhand von<br />

Das Fraunhofer IFF<br />

entwickelt kundenindividuelle<br />

und flexible<br />

3D-Messysteme zur<br />

Maß- und Formprüfung<br />

sowie zur Montage- und<br />

Vollständigkeitsprüfung,<br />

wie sie zur Inline-<br />

Qualitätsprüfung in<br />

der Fertigung individualisierter<br />

Produkte mit<br />

hoher Variantenvielfalt<br />

benötigt werden<br />

Bild: Fraunhofer IFF<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 51


:: Technik<br />

Optische 3D-Messtechnik<br />

tut sich schwer bei<br />

„unkooperativen“, also<br />

etwa metallisch glänzenden<br />

Oberflächen. Abhilfe<br />

schafft ein neuer optischer<br />

3D- Sensor, der am<br />

Fraunhofer IOF in Jena<br />

entwickelt wurde.<br />

Er nutzt kurzwelliges<br />

Infrarotlicht (Swir) und<br />

damit einen Spektral -<br />

bereich außerhalb des<br />

sichtbaren Lichts<br />

Bild: Fraunhofer IOF<br />

sechs bis zwölf Kamerabildern mit einer Auflösung von<br />

320 x 256 Punkten. Die 2D-Bildrate beträgt bis zu 344<br />

Bilder pro Sekunde und ist damit auch für Prüfprozesse<br />

geeignet, in denen die Datenerfassung und -verarbeitung<br />

in Echtzeit erfolgen müssen. Arbeitsabstand und<br />

Messfeld sind anwendungsspezifisch konfigurierbar.<br />

Bei einem Arbeitsabstand von 1,5 m wird ein Bereich<br />

von 300 x 300 x 300 mm 3 mit einem Punktabstand von<br />

1,2 mm erfasst. Die 3D-Daten können optional mit den<br />

Aufnahmen einer Farbkamera verknüpft werden, um<br />

zusätzliche Texturdaten der Prüfobjekte zu erhalten.<br />

Mobile Prüfungen mittels Augmented Reality<br />

für den schnellen Soll-Ist-Vergleich<br />

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung<br />

IGD in Darmstadt hat ein System entwickelt, bei<br />

dem Augmented-Reality-Verfahren dazu genutzt werden,<br />

Differenzen zwischen Soll und Ist automatisiert<br />

und in Echtzeit zu erkennen. Die Verfahren können sehr<br />

flexibel an unterschiedlichste Produktkonfigurationen<br />

angepasst werden. Sie benötigen kein Training auf<br />

Grundlage der Kamerabilder, denn die Prüfverfahren<br />

setzen auf die Konstruktionsdaten auf und können<br />

schon während des Planungsprozesses der Produktion<br />

eingerichtet werden. Somit können wandlungsfähige<br />

Kostenlose Leitfaden zur Bildverarbeitung<br />

Um die Aus- und Weiterbildung im Bereich der industriellen Bildverarbeitung und optischen<br />

Mess- und Prüftechnik auch zu Corona-Zeiten zu fördern, bietet die Fraunhofer-Allianz Vision<br />

bis Juli die fünf neuesten Bände ihrer Leitfaden-Reihe zur Bildverarbeitung als kostenlose<br />

PDF-Dateien an.<br />

:: Band 14 – Leitfaden zur optischen 3D-Messtechnik<br />

:: Band 15 – Leitfaden zur industriellen Röntgentechnik<br />

:: Band 16 – Leitfaden zur Inspektion und Charakterisierung von Oberflächen<br />

:: Band 18 – Leitfaden zur Bildverarbeitung in der zerstörungsfreien Prüfung<br />

:: Band 19 – Leitfaden zur hyperspektralen Bildverarbeitung<br />

Es genügt eine E-Mail mit der Angabe des gewünschten Bands an vision@fraunhofer.de.<br />

Prüfverfahren umgesetzt werden, die flexibel auf zahlreiche<br />

Produktvarianten adaptiert werden können. Für<br />

die Registrierung der Prüfkörper können entweder<br />

2D-Kameraarrays oder 3D-Kamerasysteme eingesetzt<br />

werden. Die auf Augmented Reality basierende Qualitätskontrolle<br />

kann aber auch für mobile Prüfsysteme<br />

eingesetzt werden, indem der Prüfingenieur ein Tabletsystem<br />

nutzt. Mit der Tabletkamera werden die Prüfkörper<br />

aufgezeichnet und in Echtzeit zum CAD-Modell registriert.<br />

Somit kann der Prüfingenieur Abweichungen<br />

zwischen CAD- und realem Modell identifizieren und<br />

dokumentieren. Die Augmented-Reality-Verfahren tracken<br />

3D-Objekte modellbasiert und ohne Einsatz von<br />

Markern. Die Tracking-Lösung ist robust, akkurat und<br />

einfach zu integrieren. Das Tracking lässt sich auch bei<br />

unsteten Lichtverhältnissen nutzen. An einem Monitor<br />

wird die Überlagerung vom CAD-Modell im Kamerabild<br />

angezeigt und Differenzen werden hervorgehoben.<br />

Modellgestützte Digitalisierung ermöglicht<br />

Prüfprozesse für die variantenreiche Fertigung<br />

Die modellgestützte Digitalisierung von Prüfprozessen<br />

treibt das Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und<br />

-automatisierung IFF in Magdeburg voran. Der Hintergrund:<br />

In der Fertigung variantenreicher Produkte in<br />

kleinen Losgrößen werden digitale Modelle von Produktionsanlagen<br />

und Produkten zunehmend wichtiger. Die<br />

Fertigungsmesssysteme profitieren hiervon, was viele<br />

Vorteile hat. Ein Beispiel: Zur Einrichtung dieser Messsysteme<br />

muss häufig ein Gut- oder Meisterteil oder ein<br />

vom Prüfplaner definierter Parametersatz erstellt werden.<br />

Bei hoher Variantenzahl ist dies ressourcen- und<br />

damit kostenintensiv. Sind Produktionsanlagen und<br />

Produkte hingegen digitalisiert, stehen die Informationen<br />

als strukturierte CAD-Modelle zur Verfügung. Diese<br />

aus der Konstruktion stammenden Daten können dank<br />

ihrer maschinenlesbaren Form für vielfältige Zwecke genutzt<br />

werden. Technische Teilprozesse für die Prüfplanung<br />

und die Durchführung der Prüfung können simuliert<br />

werden. Damit kann die Qualitätsprüfung parallel<br />

zur laufenden Produktion offline geplant werden. ■<br />

52 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


News und Produkte ::<br />

3D-Scanner<br />

Streifenlicht ohne Referenzmarken<br />

Die Leistungen eines<br />

Flächenscanners kombiniert<br />

der Streifenlicht-Scanner<br />

RS-Squared<br />

für den Absolute<br />

Arm von Hexagon mit<br />

denen eines mobilen<br />

Messarms. Der RS-<br />

Squared wurde eigens<br />

für das High-Speed-<br />

Scanning einfacher<br />

Formen und Oberflächen konzipiert und misst Teile schneller als<br />

herkömmliche Laserscanner und sogar andere Streifenlichtscanner.<br />

Dank der Kombination aus einem flexiblen mobilen Messarm mit<br />

dem schnellen Streifenlicht-Scanning erfasst er bis zu vier „Kacheln“<br />

mit 3D-Punktdaten pro Sekunde, wobei die hohe Messgenauigkeit<br />

des Tasters selbst in schwer zugänglichen Bereichen gewährleistet<br />

ist. Da der Absolute Arm die Referenzierung übernimmt, kommt der<br />

RS-Squared als erster Flächenscanner ohne die üblichen Referenzmarken<br />

aus. Dies sorgt für Messabläufe mit minimalen Stillstandzeiten.<br />

Der RS-Squared kann problemlos jederzeit vom Arm abgenommen<br />

und ohne Rekalibrierung durch andere Sensoren oder Taster<br />

ersetzt werden.<br />

■<br />

3D-Scanner<br />

Mobil messen in<br />

rauen Umgebungen<br />

Für komplexe Inspektionsaufgaben<br />

ausgelegt ist der kompakte<br />

3D-Scanner Atos Q von GOM. Er ist<br />

mit Wechselobjektiven für kleine<br />

bis mittelgroße Bauteile ausgestattet<br />

und wird mit der neuesten Software<br />

von GOM betrieben. Dabei<br />

setzt der Hersteller auf die bewährten<br />

Funktionen der Atos-Messsysteme.<br />

Dazu gehören das Triple Scan<br />

Prinzip, der Blue Light Equalizer und<br />

die präzise Kalibrierung als selbstüberwachendes System mit<br />

aktivem Temperaturmanagement. Die für präzise Messungen<br />

nötige Streifenlichtprojektion geschieht mit hoher Geschwindigkeit.<br />

Die eingebauten Lichtwellenleiter ermöglichen sehr<br />

schnelle Datenübertragung und hohen Datendurchsatz. Mit<br />

seinen kompakten Abmessungen von 340 mm x 240 mm x 83<br />

mm und einem Gewicht von unter 4 kg ist der Atos Q mobil<br />

und flexibel einzusetzen. Betrieben werden kann er manuell<br />

auf einem Dreibeinstativ, halb-automatisiert und sogar komplett<br />

automatisiert in der Atos Scanbox 4105.<br />

■<br />

Ringsensoren<br />

Erkennen feinster Farbabstufungen<br />

Die zwei neuen Ringsensoren –<br />

CFS2-M11 und CFS2-M20 von<br />

Micro-Epsilon erkennen feinste<br />

Farbabstufungen auch auf metallisch-glänzenden<br />

sowie strukturierten<br />

Oberflächen. Dies gilt<br />

als sehr anspruchsvoll, denn der<br />

Farbeindruck ändert sich über<br />

die Reflexion und den Betrachtungswinkel,<br />

vor allem wenn die<br />

Oberfläche nicht gleichmäßig<br />

ausgeleuchtet wird. Bei den beiden<br />

Sensoren von Micro-Epsilon<br />

führt hingegen die gleichmäßige<br />

Ausleuchtung der<br />

Messobjekte zu sehr<br />

stabilen Messergebnissen<br />

und einer extrem<br />

hohen Farbgenauigkeit.<br />

Die Sensoren<br />

erkennen minimale<br />

Farbunterschiede<br />

mit einer Genauigkeit<br />

von ΔE ≤ 0,3 beispielsweise<br />

auf lackierten,<br />

metallischen Oberflächen.<br />

Der CFS2-M20<br />

kann für einen Messabstand<br />

von 10 bis 100 mm und mit einem<br />

Messfleck von 10 bis 66<br />

mm Durchmesser eingesetzt<br />

werden. In einem Winkel von<br />

22° beleuchtet er einen Messbereich<br />

von 20 mm Durchmesser<br />

kreisförmig. Der CFS2-M11<br />

nutzt den gleichen Messabstand,<br />

verfügt aber über einen<br />

größeren Beleuchtungswinkel<br />

von 67° und erzeugt so einen<br />

Messfleck von 12 bis 114 mm<br />

Durchmesser.<br />

■<br />

Highspeed-Video-Kamera<br />

Robust und sehr kompakt<br />

Mit der neuen Hochgeschwindigkeitskamera Phantom VEO<br />

1310 von High Speed Vision lassen sich Fertigungsprozesse<br />

automatisieren. Die kompakte und robuste Kamera mit Aluminiumgehäuse<br />

und integriertem Speicher ist schockresistent<br />

bis 30G (100G optional). Sie bietet viele Vorteile im mobilen<br />

Einsatz oder in räumlich beengten Umgebungen. Der<br />

12-bit CMOS Sensor neuester Generation liefert bei maximaler<br />

Auflösung von 1280 x 960 Pixel (1,2 MP) bis zu 10.860 Bilder<br />

pro Sekunde. Im Videoformat HDTV mit 1280 x 720 Pixel<br />

werden bereits 14.300 fps erzielt und<br />

durch weitere Reduzierung der Bildauflösung<br />

ergeben sich bis zu 423.350 fps.<br />

Im Vergleich zu Wettbewerbsprodukten<br />

verfügt sie über eine sehr hohe<br />

Lichtempfindlichkeit<br />

ISO bis<br />

25.000 im Betrieb<br />

Mono<br />

und bis 6.400<br />

in Color. Durch<br />

das synchrone<br />

Zusammenfassen<br />

von vier Pixelzellen<br />

(Binning Mode) kann die Lichtempfindlichkeit und<br />

die Aufnahmefrequenz teilweise verdoppeln werden. Der Videoeinsatz<br />

ist im Temperaturbereich von –10 bis +50 °C gewährleistet.<br />

■<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 53


:: News und Produkte<br />

Testsysteme smart gesteuert<br />

Intelligente Fertigungen lassen sich mit Überwachungs- und Monitoring-Optionen<br />

optimieren. Das Software-Tool Test System Monitoring (TSM) von MCD sammelt und<br />

visualisiert untereinander vernetzte Testsysteme, die Daten wie Statusmeldungen,<br />

Prüfergebnisse oder Fehlerdetails liefern.<br />

TSM setzt sich aus insgesamt drei Komponenten<br />

zusammen: Der TSM-Version der<br />

universellen MCD-Prüfsoftware Testmanager<br />

CE, dem TSM Server und dem MCD Communication<br />

Service. Die etablierte und flexibel<br />

einsetzbare Prüfsoftware Testmanager<br />

CE bildet auf dem smarten Testsystem die<br />

Plattform, in der das TSM eingebunden wird<br />

und über die die Prüfprozesse ablaufen.<br />

Gleichzeitig fungiert die Plattform als zentraler<br />

Sammelpunkt für Prüfdaten, welche<br />

in einer lokalen Datenbank auf dem Prüfsystem<br />

gespeichert werden. Der MCD Communication<br />

Service bildet die Schnittstelle zwischen<br />

den lokalen Datenbanken der Messsysteme<br />

und dem TSM Server, von dem die<br />

Messdaten abgefragt und verarbeitet werden.<br />

Der Test System Monitoring Server ist das<br />

Herz des Tools, das Messdaten bei den verknüpften<br />

Systemen abfragt und für die Darstellung<br />

optimiert. Gleichzeitig werden die<br />

Verbindungen zu vorhanden Kommunikati-<br />

Prüfsysteme innerhalb<br />

der smarten Fabrik lassen<br />

sich mit dem Tool<br />

Test System Monitoring<br />

überwachen Bild: MDC<br />

ons-Interfaces über TCP-/IP-Protokolle identifiziert<br />

und so die Verbindung zu Testsystemen<br />

innerhalb der smart Factory herstellt.<br />

Die zyklische Aktualisierung erlaubt eine<br />

Echtzeit-Abfrage der Ursachen von Stilloder<br />

Fehlerständen.<br />

Der webbasierte Server fasst die gesammelten<br />

Statistiken von Prüfabläufen, geprüften<br />

Devices under Test und deren Pass/Fail<br />

Counts in übersichtlichen Benutzeroberflächen<br />

zusammen. Diese können über mobile<br />

oder stationäre Endgeräte an beliebigen Orten<br />

abgerufen, gesteuert und analysiert werden,<br />

solange der Server-Zugriff besteht. Somit ist<br />

keine zusätzliche App oder Software zur Nutzung<br />

und Steuerung der Software nötig. ■<br />

Schichtdickenmessung<br />

Für ultradünne Beschichtungen<br />

Beschichtungen im<br />

Nanometerbereich<br />

lassen sich mit dem<br />

FT160 RFA von Hitachi<br />

High-Tech<br />

Analytical Science<br />

messen. Bei dem<br />

auf energiedispersiver<br />

Röntgenfluoreszenz<br />

basierenden<br />

Tischgerät fokussiert<br />

eine Polykapillaroptik<br />

den Röntgenstrahl<br />

auf einen Durchmesser von 30<br />

μm, wodurch die Probe intensiver<br />

angeregt wird und Merkmale<br />

gemessen werden, die kleiner<br />

sind als dies mit herkömmlichen<br />

Kollimatoren möglich ist. Ein<br />

hochsensibler, hochauflösender<br />

Hightech-Silizium-Driftdetektor<br />

(SDD) nutzt die Optik voll aus,<br />

um Beschichtungen etwa auf<br />

Mikroelektronik und Halbleitern<br />

im Nanometer-Maßstab zu<br />

messen. Ein hochpräziser Probentisch<br />

und eine hochauflösende<br />

Kamera mit digitalem<br />

Zoom ermöglichen eine schnelle<br />

Positionierung der Probenstrukturen.<br />

■<br />

Kamera<br />

Sieht feinste Details<br />

IDS hat den lichtempfindlichen und extrem hochauflösenden<br />

20 MP Sensor IMX183 von Sony in seine Ueye SE Kamerafamilie<br />

mit USB3 Vision-Schnittstelle integriert. Er ermöglicht beispielsweise<br />

Oberflächen- und Displayinspektionen. Die Auflösung<br />

von 5536 x 3692 Pixel erlaubt zudem die Inspektion beziehungsweise<br />

Überwachung größerer Bereiche. Der Rolling<br />

Shutter Sensor von Sony verfügt über sogenannte Back Side Illumination<br />

Technologie. Durch diese rückseitige Belichtung<br />

wird das eingefangene Licht optimal genutzt, was selbst bei<br />

schlechten Lichtverhältnissen eine außergewöhnliche Bildqualität<br />

mit sehr geringem Rauschen ermöglicht. Die Ueye SE-<br />

Kameras von IDS liefern 19,5 fps und sind in unterschiedlichen<br />

Ausführungen erhältlich – vom kompakten, soliden Metallgehäuse<br />

bis hin zur<br />

praktischen Boardlevel-Variante<br />

mit<br />

oder ohne Frontflansch,<br />

die sich bequem<br />

und platzsparend<br />

in Vision-<br />

Systeme integrieren<br />

lassen. ■<br />

54 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


Sensor<br />

Misst Hochleistungslaser bei<br />

kleinem Strahldurchmesser<br />

Dauerstrich-Laser bis 500 W und gepulste Laser bis 2kJ misst<br />

der Ophir L40(500)A-LP2-DIF-35 von MKS Instruments. Im<br />

Kurzzeitbetrieb können mit dem Sensor selbst Leistungen bis<br />

zu 4 kW ohne Wasserkühlung gemessen werden. Durch das<br />

kompakte Design kann der Sensor zwischen den optischen<br />

Komponenten platzieren werden, um eine Strahlführung zu<br />

untersuchen. Der Sensor kann Strahlen mit einem großen<br />

Durchmesser bis 35 mm, vor allem aber geringe Strahldurchmesser<br />

bis hinunter auf 1 mm bei 1 kW Leistung messen. Dies<br />

bedeutet – im Vergleich zu den<br />

üblichen Empfehlungen für<br />

Strahlgrößen – einen um den Faktor<br />

3 bis 5 kleineren Wert. Bei der<br />

Darstellung der Messwerte kann<br />

der Anwender aus unterschiedlichen<br />

Formaten wählen und Echtzeit-Statistiken<br />

erstellen lassen.<br />

Die Anzeigegeräte bieten ein<br />

durchdachtes Logging von Leistung<br />

und Energie, Statistiken, Histogrammen<br />

sowie umfangreiche<br />

mathematische Funktionen. Sie<br />

werden automatisch konfiguriert,<br />

sobald sie mit einem Ophir Messkopf<br />

verbunden werden. ■<br />

Industriekameras<br />

Sensor sorgt für schnelleres Messen<br />

Für das dritte Quartal kündigt<br />

Matrix Vision erste Prototypen<br />

neuer Kameramodelle mit den<br />

Pregius Generation 4 Sensoren<br />

von Sony an. Der IMX540 (24,6<br />

MPix), der IMX541 (20,4 MPix)<br />

und der IMX542 (16,2 MPix)<br />

werden die ersten Gen4-Vertreter<br />

sein, die in das Sensorportfolio<br />

der Dual-GigE Vision und<br />

UBS3 Vision Produktfamilien<br />

übernommen werden. Das<br />

heißt für Netzwerk-basierte Anwendungen<br />

erweitern die Sensoren<br />

das Angebot der Mvbluecoguar-XD<br />

und für USB 3.0 Anwendungen<br />

das der Mvbluefox3–2.<br />

Darüber hinaus werden<br />

die Sensoren auch den Baukasten<br />

der Embedded Vision Lösung<br />

Mvbluefox3–5M von Matrix<br />

Vision vergrößern. Mit den<br />

Pregius Gen4-Sensoren verbessert<br />

Sony erneut die Leistungsfähigkeit<br />

der Global Shutter IMX<br />

CMOS-Sensoren. Diese basieren<br />

auf der Back Side Illumination<br />

Architektur. Diese führt bei höheren<br />

Auflösungen, höheren<br />

Bild- und Datenraten sowie kürzeren<br />

Messzeiten zu kleineren<br />

Sensorflächen. Somit können –<br />

trotz der hohen Auflösungen –<br />

kostengünstigere C-Mount Objektive<br />

eingesetzt werden. ■<br />

Vakuumstandfuß<br />

So steht der<br />

Messarm sicher<br />

Witte Barskamp hat seinen Vakuumstandfuß<br />

für Messarme nahezu<br />

aller gängigen Fabrikate mit<br />

einem verbesserten Druckschalter<br />

sowie einer digitalen Unterdruckanzeige<br />

ausgestattet. Außerdem<br />

verfügt der Standfuß nun über eine Akku-Ladezustandsanzeige<br />

mit Leuchtdioden sowie eine zusätzliche zweite<br />

Dichtung für den Einsatz auf unebenen Flächen. Die Dichtung<br />

unterstützt den festen Halt des Fußes auf Freiformflächen<br />

sowie problematischen Untergründen, etwa Fliesenböden<br />

mit Fugen oder Beton. Bei dem Vakuumstandfuß erzeugt<br />

eine akkubetriebene Miniaturpumpe in Sekundenschnelle ein<br />

Vakuum, mit dem sich der Teller des Standfußes auf dem Untergrund<br />

ansaugt. Die spezielle Saugerdichtung erlaubt dabei<br />

das Fixieren auch auf gewölbten Oberflächen, etwa Fahrzeugkarosserien<br />

oder Flugzeugrümpfen.<br />

■<br />

Messvorrichtung<br />

Passt für alle Fahrzeugtüren<br />

Mit der Multi-Tür-Vorrichtung von Topometric sind für Messtechniker<br />

modell-bezogene Einzel-Tür-Vorrichtungen nicht<br />

mehr erforderlich. Mit nur einer Vorrichtung können sämtliche<br />

Türen unterschiedlicher Fahrzeug-Modelle aufgenommen<br />

werden – sowohl Rohbautüren als auch komplette Zusammenbauten.<br />

Es müssen lediglich die Auf- und Anlagepunkte<br />

angepasst werden. Innen- und Außenseiten der Türen werden<br />

in einer Aufspannung gemessen. Die Multi-Tür-Vorrichtung<br />

spart Kosten und Lagerflächen. Da Zeit für das Wechseln und<br />

Rüsten der Vorrichtungen entfällt, können die Kapazitäten der<br />

Messmaschinen bis zu 50 % besser genutzt werden. Messtechniker<br />

sind weniger an den manuellen Werkstückaustausch<br />

gebunden, so dass diese effektiver für anspruchsvolle<br />

Messaufaufgaben eingesetzt werden können. Auf der Multi-<br />

Tür-Vorrichtung kann jeweils ein Türen-Set gemessen werden.<br />

Durch die Anlagepunkte<br />

aus PA-<br />

Kunststoff werden<br />

Beschädigungen an<br />

sensiblen Werkstückteilen<br />

vermieden.<br />

Der jeweilige<br />

Neigungswinkel zur<br />

korrekten Positionierung<br />

der Bauteile<br />

wird auf der Vorrichtung<br />

über das Profilsystem<br />

eingestellt.<br />

Dieses ermöglicht<br />

reproduzierbare<br />

Messungen. ■<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 55


:: <strong>Quality</strong> World<br />

Klick ist nicht gleich<br />

Klick: Für das zuver -<br />

lässige und dokumentierte<br />

Einrasten etwa<br />

von Steckverbindungen<br />

hat das Fraunhofer IDMT<br />

ein System für das<br />

Inline-Monitoring in der<br />

Produktion entwickelt<br />

Bild: Fraunhofer IDMT/<br />

Hannes Kalter<br />

So lernen Maschinen hören<br />

Ein akustisches Monitoringsystem des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT<br />

erkennt anhand von Geräuschen sofort, ob Produktionsparameter innerhalb der vorgegebenen<br />

Grenzwerte liegen. Auf künstlicher Intelligenz (KI) basierte Verfahren helfen dabei, Rückschlüsse<br />

auf den Maschinenzustand zu ziehen und die Fertigungskontrolle zu optimieren.<br />

Viele Produkte werden geklebt, zusammengesteckt<br />

und mit größeren einzelnen Komponenten gefertigt.<br />

„Roboterarme führen die Komponenten zusammen. Dabei<br />

spielen Bauteiltoleranzen eine wichtige Rolle. Sind<br />

diese zu groß, kann es zu Kollisionen und Verschiebungen<br />

kommen“, sagt Danilo Hollosi, Gruppenleiter Akustische<br />

Ereignisdetektion am Fraunhofer IDMT in Oldenburg.<br />

Der Fehler wird oftmals zu spät bemerkt, was zu<br />

Ausfallzeiten der Produktionsanlage führt und hohe<br />

Kosten verursacht.<br />

Um dies zu vermeiden, haben Hollosi und sein Team<br />

smarte Sensoren entwickelt, die direkt an der Anlage<br />

verbaut werden können und Störungen umgehend<br />

identifizieren. Die Sensoren sind sensitiv für Luftschall<br />

und erkennen Störungen anhand von Geräuschen.<br />

„Wenn die Steckverbindungen einrasten, wird ein Klick<br />

ausgelöst, den das Mikrofon beziehungsweise der Sensor<br />

erkennt. Bleibt der Klick aus, dann zeigt das akustische<br />

Monitoring System einen Fehler an, der zuverlässig<br />

dokumentiert wird. Zugleich wird der Werker davon informiert“,<br />

erklärt Hollosi. In der automatisierten Fertigung<br />

werden die Metadaten zur Prozessdokumentation<br />

und Qualitätssicherung verwendet. Die Besonderheit<br />

der Lösung: Das Wartungssystem kann zwischen unzähligen<br />

Arten von Klicks und mechanischen Stößen<br />

unterscheiden und darüber hinaus Störgeräusche in<br />

lauten Produktionsumgebungen ausblenden. „Klick ist<br />

nicht gleich Klick. Ein Steckverbinder klingt anders als<br />

ein Lichtschalter. Man glaubt gar nicht, wie viele Varianten<br />

von Einrastgeräuschen es gibt“, so Hollosi.<br />

Eigens entwickelte KI-basierte Algorithmen zur Audioanalyse<br />

ermitteln die Stör- und Zielgeräusche.<br />

Die Datenverarbeitung erfolgt direkt auf dem Sensor.<br />

Das komplette Condition Monitoring System beansprucht<br />

nicht viel Platz: Mikrofon, Audiosignalverarbeitung,<br />

Software und Batterie sind aktuell in einem zigarettenschachtelgroßen<br />

Gehäuse untergebracht. Es geht<br />

auch noch kleiner. Die miniaturisierte Lösung liegt in<br />

drei Varianten vor und lässt sich problemlos in bestehende<br />

Anlagen integrieren. Auch ist es möglich, das intelligente<br />

Wartungssystem an Robotern zu befestigen<br />

oder es im Abstand von mehreren Metern zur Anlage<br />

und an strategisch sinnvollen Messpunkten anzubringen.<br />

Darüber hinaus ist die Akustiklösung skalierbar.<br />

„Im Prinzip spendieren wir Maschinen einen Hörsinn<br />

für die Qualitätssicherung. Sich abzeichnende Schäden<br />

werden früh- und rechtzeitig erkannt, ungeplante Stillstände<br />

lassen sich reduzieren“, so Hollosi.<br />

■<br />

56 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>


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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong> 57


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:: Impressum<br />

3D Microprint ........................................................ 44<br />

Additive .................................................................... 12<br />

Aerotech .................................................................. 12<br />

Amazon Webservices ............................................ 6<br />

Babtec .............................................................. 26, 57<br />

Bfarm ........................................................................ 22<br />

BMW Group ............................................................ 38<br />

Bruker Alicona ....................................................... 12<br />

Carl Zeiss Industrielle Messtechnik ...... 12, 15<br />

ConSense .........................................................11, 26<br />

Dataprophet ........................................................... 20<br />

Deutsche Akkreditierungsstelle .................... 30<br />

DGQ ........................................................................... 26<br />

dk Fixiersysteme ...................................................45<br />

DMG ............................................................................. 6<br />

DQS ............................................................................ 30<br />

Faro ............................................................................ 12<br />

Fraunhofer IDMT .................................................. 56<br />

Fraunhofer IFF ....................................................... 50<br />

Fraunhofer IGD ..................................................... 50<br />

Fraunhofer IOF ...................................................... 50<br />

Fraunhofer ITWM ................................................. 50<br />

Fraunhofer-Allianz Vision ................................. 50<br />

Frenco .......................................................................47<br />

GOM .......................................................................... 53<br />

Google ......................................................................... 6<br />

Hegewald & Peschke .......................................... 44<br />

Hexagon ........................................................... 53, 60<br />

High Speed Vision ................................................ 53<br />

Hitachi High-Tech Analytical Science .......... 54<br />

Hitachi ...................................................................... 12<br />

IDS .............................................................................. 54<br />

IMS ............................................................................. 12<br />

IQM Tools ...................................................................9<br />

iqs Software .................................................... 12, 21<br />

Isra Vision ................................................................ 12<br />

Kistler ........................................................................ 36<br />

Klinkner & Partner ............................................... 30<br />

Leipziger Messe ....................................................17<br />

Mahr .......................................................................... 48<br />

Matrix Vision .......................................................... 55<br />

Mazak .......................................................................... 6<br />

MCD ...................................................................27, 54<br />

Medical Mountains ............................................. 22<br />

Micro-Epsilon ....................................................3, 53<br />

Microsoft .................................................................... 6<br />

MKS Instruments ................................................. 55<br />

Nikon Metrology .................................................. 12<br />

OGP Meßtechnik ..................................................31<br />

Omni Control Prüfsysteme ..............................37<br />

Physik Instrumente ............................................. 48<br />

Plato ........................................................................... 16<br />

Quentic .......................................................................7<br />

Reinhardt System- und Messelectronic .....49<br />

Renishaw .......................................................... 12, 34<br />

Reusch Rechtsanwälte ................................ 19, 22<br />

SAP ................................................................................ 6<br />

Shimadzu ................................................................25<br />

Sill Optics .................................................................39<br />

Spektra .....................................................................47<br />

Stemmer Imaging ................................................ 41<br />

Studenroth .............................................................59<br />

Tigercat ..................................................................... 34<br />

Topometric .........................................................5, 55<br />

VDMA ........................................................................ 22<br />

Volume Graphics .................................................. 12<br />

Wacker Chemie ..................................................... 46<br />

Weiss Technik ........................................................ 46<br />

Wenzel ........................................................................ 6<br />

wirth + partner ..................................................... 18<br />

Witte Barskamp ............................................43, 55<br />

YXLON ..........................................................................2<br />

ZwickRoell ...............................................................49<br />

ISSN 1436-2457<br />

Herausgeberin:<br />

Katja Kohlhammer<br />

Verlag<br />

Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH<br />

Ernst-Mey-Straße 8, 70771 Leinfelden-Echterdingen,<br />

Germany<br />

Geschäftsführer:<br />

Peter Dilger<br />

Verlagsleiter:<br />

Peter Dilger<br />

Chefredakteur:<br />

Dipl.-Ing. (FH) Werner Götz, Phone +49 711 7594-451<br />

Redaktion:<br />

Sabine Koll, Markus Strehlitz<br />

E-Mail: qe.redaktion@konradin.de<br />

Redaktionsassistenz:<br />

Daniela Engel, Phone +49 711 7594-452<br />

E-Mail: daniela.engel@konradin.de<br />

Layout:<br />

Michael Kienzle, Phone +49 711 7594-258<br />

Gesamtanzeigenleiter:<br />

Joachim Linckh, Phone +49 711 7594-565<br />

E-Mail: joachim.linckh@konradin.de<br />

Auftragsmanagement:<br />

Annemarie Olender, Phone +49 711 7594-319<br />

Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 38 vom 1.10.2019<br />

Leserservice<br />

<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> +49 711 7252–209<br />

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<strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> erscheint 5 x jährlich. Bezugs preise:<br />

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bestellt war, läuft das Abonnement bis auf Widerruf.<br />

Bezugszeit: Das Abonnement kann erstmals vier Wochen<br />

zum Ende des ersten Bezugsjahres gekündigt werden.<br />

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jeweils vier Wochen zum Quartalsende.<br />

Bei Nichterscheinen aus technischen Gründen oder höherer<br />

Gewalt entsteht kein Anspruch auf Ersatz.<br />

Auslandsvertretungen:<br />

Großbritannien: Jens Smith Partnership, The Court, Long<br />

Sutton, GB-Hook, Hampshire RG29 1TA, Phone 01256<br />

862589, Fax 01256 862182, E-Mail: jsp@trademedia.info;<br />

USA: D.A. Fox Advertising Sales, Inc. Detlef Fox, 5 Penn<br />

Plaza, 19th Floor, New York, NY 10001, Phone +1 212<br />

8963881, Fax +1 212 6293988, detleffox@com cast.net<br />

Gekennzeichnete Artikel stellen die Meinung des Autors,<br />

nicht unbedingt die der Redaktion dar. Für unverlangt eingesandte<br />

Berichte keine Gewähr.<br />

Eingesandte Manuskripte unterliegen der evtl. redak -<br />

tionellen Kürzung oder Erweiterung. Korrekturabzüge<br />

können leider nicht zur Verfügung gestellt werden.<br />

Alle in <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> erscheinenden Beiträge sind urheberrechtlich<br />

geschützt. Alle Rechte, auch Übersetzungen,<br />

vorbehalten. Reproduktionen, gleich welcher Art, nur<br />

mit schriftlicher Genehmigung des Verlages.<br />

Erfüllungsort und Gerichtsstand ist Stuttgart.<br />

Druck:<br />

Konradin Druck GmbH, Leinfelden-Echterdingen<br />

Printed in Germany<br />

© 2020 by Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH,<br />

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60 <strong>Quality</strong> <strong>Engineering</strong> <strong>03.2020</strong>

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