Autohersteller werfen in immer kürzeren Abständen neue Modelle auf den Markt und bieten eine größere Palette individueller Varianten an. Ganz nach dem Motto: Hohe Innovationsgeschwindigkeit hält die Wett­bewerber auf Abstand. Um der Vielzahl an Modellen und Materialien gerecht zu werden und die Produkteinführungszeit zu verkürzen, müssen die Produktionsprozesse immer flexibler und schneller werden.

 Neben der Entwicklung neuer Produkte investieren die Autobauer auch immer mehr Zeit und Geld in eine grundlegende Überarbeitung der bisherigen Modelle. Dies wirkt sich - so Dr. Kai-Udo Modrich, Geschäftsführer der Carl Zeiss Automated Inspection - auch auf die Karosseriemess- und Prüftechnik aus: Demnach werden die Referenzmessungen im Messraum und auch die produktionsbegleitende Prüftechnik in der Fertigungslinie immer flexibler und schneller.

Aus Drei wird Eins
Im Messraum, wo die hochgenauen Referenzmessungen stattfinden, machen Multisensor-Messmaschinen den Messprozess flexibler und schneller. Denn in diese Messgeräte integrierten die Hersteller neben taktilen Sensoren auch einen oder sogar mehrere optische Sensoren. Neuerdings lassen sich mit dem Zeiss Rauheitssensor Rotos sogar Rauigkeiten und Welligkeiten normgerecht mit einem Koordinatenmessgerät erfassen. Neben Maß, Form und Lage können damit auch Oberflächenkennwerte auf einer Maschine in nur einem Prozessschritt bestimmt werden. Der Zeitaufwand für das Umspannen und den Transport der Werkstücke zu einem weiteren Messgerät entfällt.
In der produktionsbegleitenden Inline-Messtechnik beschleunigt besonders die Verbindung von optischer Messtechnik und Robotik die Messprozesse. Vier Roboter, ausgestattet mit Kamerasensoren, fahren beispielsweise innerhalb einer Minute zwischen 80 und 100 Messpunkte an. Und prüfen mit Hilfe sog. Multilinien-Triangulationssensoren u.a., inwieweit die Lage von Langlöchern oder Bolzen von der Soll-Position abweicht. In einer sog. Hybridzelle werden solche roboterbasierte Sensoren mit Festsensoren kombiniert. Letztere erfassen dann z. B. am Unterboden Messpunkte, welche die Roboter nicht erreichen.

Vorteil optische Messung
Laut Modrich setzen Karosseriebauer insbesondere in der produktionsbegleitenden Messtechnik heute zunehmend auf optische statt auf taktile Mess- und Prüftechnik. Denn eine Kamera oder ein Triangulationssensor erfasst viele Informationen wesentlich schneller als ein taktiler Sensor, der ein Werkstück Linie für Linie scannt. Auch wenn optische die genaueren taktilen Messungen nicht überall ersetzen werden, spricht die Geschwindigkeit optischer Verfahren für sich. Und sie werden schneller und schneller. So stellte Zeiss im Juli 2014 beispielsweise einen optischen Sensor für die Karosserie-Messtechnik vor, der bis zu fünfmal schneller als sein Vorgängermodell misst. Der Eagle Eye liefert mikrometergenaue Angaben zu Durchmesser, Lage und Form von Bohrungen, Bolzen, Kanten, Schnitten und Freiformflächen einer Karosserie. „Durch einen höheren Durchsatz an der Messmaschine werden Bauteilabweichungen früher erkannt und Korrekturen können zeitnah erfolgen", betont Modrich.
Durch die Integration unterschiedlicher optischer Prinzipien in ein und denselben Messkopf wird die Flexibilität in der Inline-Messtechnik weiter erhöht. Der Sensor Aimax beispielsweise kombiniert drei optische Messprinzipien in einem Messkopf miteinander: Mehrlinientriangulation, Grauwertbildverarbeitung sowie ein neuartiges Verfahren für die Messung von Bolzen. Bei letzterem wird das Werkstück aus mehreren Richtungen beleuchtet. Aus den unterschiedlichen Schatten lässt sich, miteinander verrechnet, die Geometrie ableiten. Der Sensor wurde speziell für die roboterbasierte 3D-Inline-Messtechnik von Bohrungen und Löchern, Schraubgewinden und Bolzen entwickelt. Mit seiner Multisensorik und einer variablen Beleuchtung ist er in der Lage, Messfeatures auf verschieden rauen, unterschiedlich verschmutzten sowie stark reflektierenden Flächen zu erfassen. In Kombination mit einem Roboter verdeutlicht der Messkopf laut Modrich, „welche Flexibilität in der Karosserieprüftechnik bereits erreicht wird".

Messsoftware macht Entwicklung schneller
Es kommt jedoch nicht nur auf eine schnelle Erfassung der Mess- und Prüfwerte an. Die von den Messgeräten innerhalb von Sekunden gewonnenen Punktewolken mit einer Vielzahl an Informationen müssen auch effizient ausgewertet werden. Das erfordert leistungsfähige IT-Strukturen und eine intelligente Software. Nur so lassen sich alle Mess- und Prüfdaten zusammenführen und auf Knopfdruck analysieren. In Zukunft werden sie dem Anwender noch häufiger als bisher Rückmeldungen und konkrete Entscheidungsvorschläge unterbreiten. Und das wird, so Modrich, „sowohl die Automobilkonstruktion als auch die Fertigung enorm beschleunigen und dazu beitragen, dass noch schneller immer neue Produkte auf den Markt kommen".