ct als instrument zur qualitätssicherung im automotive-bereich · quelle: vivavision quelle:...
TRANSCRIPT
17. Seminar Aktuelle Fragen der Durchstrahlungsprüfung und des Strahlenschutzes
1 Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/deed.de
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive-Bereich
Armin HOFMANN 1, Raimund RÖSCH 2, Ferdinand HANSEN 2, Frank JELTSCH 2, M. KURTZ 2, Sven GONDROM-LINKE 3, Thomas GÜNTHER 3
1 Volkswagen, Wolfsburg 2 Volkswagen, Hannover
3 Volume Graphics, Heidelberg Kontakt E-Mail: [email protected]
Kurzfassung
CT ist als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive-Bereich etabliert. In diesem Vortrag werden Praxisanwendungen sowie die Herausforderungen an CT-Inline-Systemen vorgestellt.
Mor
e in
fo a
bout
this
art
icle
: ht
tp://
ww
w.n
dt.n
et/?
id=
2480
4
Computertomografie als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐Bereich
Armin Hofmann, Volkswagen AG Wolfsburg
11.05.20182
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.20183
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichEinleitung
11.05.20184
Mit zerstörungsfreien Prüfungen (ZfP) können Bauteile hinsichtlich
ihrer Qualität untersucht werden und stehen im Anschluss
unverändert für eine weitere Verwendung zur Verfügung.
Computertomografie CT
Dichtheitsprüfung LT
Durchstrahlungsprüfung RT
Eindringprüfung PT
Magnetpulverprüfung MT
Mikromagnetik 3MA
Sichtprüfung VT
Thermographie TT
Ultraschallprüfung UT
Vibrationsanalyse VA
Wirbelstromprüfung ET
Terahertzprüfung TH
11.05.20185
Zerstörungsfreie Prüfverfahren sind aus unternehmerischer Sicht
hochgradig attraktiv.
Beitrag zur Reduzierung von Qualitätskosten in den
Produktionsbereichen (Prüf-, Fehlerkosten).
Frühzeitige Einbindung in die Konstruktion von Bauteilen und die
Planung von Fertigungsprozessen notwendig, um eine
wirtschaftliche Anwendung der zerstörungsfreien Prüfkonzepte zu
gewährleisten.
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichEinleitung
11.05.20186
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAnwendungsbereiche
11.05.20187
Eine Vielzahl an Prüfungen gewährleisten Qualität und Sicherheit!
• Motor
• Elektronik
• Lenkung
• Sicherheitsteile
• Fahrwerk
• Getriebe
• Karosserie
CT
CT
CT
CT
CT
CT
CT
11.05.20188
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.20189
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichVoraussetzungen für den Einsatz von ZfP
ZfP-Verfahren weisen einen komplexen Zusammenhang zwischen der
Ursache und Wirkung auf.
Gründliche Kenntnis der physikalischen Grundlagen und der damit
verbundenen Einflüsse sind für die korrekte Anwendung von ZfP-Verfahren
zwingend erforderlich.
Risiken:
• Verfahren nicht fähig – Pseudosicherheit, Fehlerschlupf• Personal nicht fähig (Schulung, Sehfähigkeit)• Investitionsleichen• Produkthaftung
11.05.201810
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichKomplexer Zusammenhang Ursache / Wirkung
CT ist eine etablierte Methode in der Medizin zur Diagnostik
direkte Umsetzung in eine Industrieanwendung ?
Umsetzung möglich, … mit diversen Anpassungen !
11.05.201811
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201812
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT‐Systeme im Volkswagenkonzern
32 CT-Systeme10 Hersteller
GE
WerthMesstechnik
YXLON
Nikon
ZEISSVOLUMEGRAPHICS RayScan
Wenzel
varian
NordsonMATRIX
NSI
11.05.201813
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT‐Systeme im Volkswagenkonzern ‐ Einsatzbereich
Labor
Gießerei
Messraum
KarosseriebauKomponenten‐
fertigung
Inline / OnlineOffline
Bauteil CT
Atline
11.05.201814
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichHistorie
20302000 20202010
Automatische 3D-Porenauswertung analog VDG P201 / VW50097 an CT-Datensätzen.
Inline- / Atline-CT
XXL-CT
Metrologie-CT
Fast-CT
Automatische 2D-Porenauswertung analog VDG P201 / VW50097 an CT-Datensätzen.
Simulation (Messstrategie, -planung, -optimierung, Schulung), Anlagenspezifisch
Perfomance-TestQ-Check
DatenmanagementBackupVerfallsdatumDatenbank…
CT 4.0
CT additive Fertigung
11.05.201815
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201816
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Vorentwicklung Service
Reverse Engineering
Prototypen – QualifizierungKonzeptbewertung / Gebrauchssicherheit / Worst Case‐Selektion / Formulierung von Zeichnungseinträgen
Baumuster‐ / Erstmusterprüfung
Planen / Entwickeln / Anwenden / Auditierenvon serienbegleitenden zfP‐Prüfkonzepten
Absicherung von Serienanläufen
Schadenanalysenin Erprobung Serie Feld
Seriennahe Prüfverfahren
Labor ‐ Prüfverfahren
Metalle, Kunststoffe, Zsb.‐Bauteile, Elektronikbauteile
11.05.201817
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Bauteilspektrum
kleinst:5*3*2 mm
Keramikkondensatoren
Crimp
Drahtbonden Chip
Mikroschalter
Servomotor
Fensterheberhalter
klein:12*12*12 cm
Drehmomentstütze
Schaltkulisse
Kolben
mittelKlein < mittel > groß
Zylinderkopf
Zylinderblock
Dieselpartikelfilter
groß:50*25*15 cm
Fahrertür
Heckklappe
Sitze
sehr groß:> groß
11.05.201818
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Prototypen – QualifizierungKonzeptbewertung / Gebrauchssicherheit / Worst Case‐Selektion / Formulierung von Zeichnungseinträgen
11.05.201819
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Prototypenqualifizierung
11.05.201820
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Prototypenqualifizierung
11.05.201821
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Labor ‐ Prüfverfahren
11.05.201822
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Laborprüfung (Prüfstandsrückläufer)– additive Fertigung
Soll-Ist-Vergleich eines additiv gefertigten Bauteils, vor und nach demKlimawechseltest.
11.05.201823
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Baumuster‐ / Erstmusterprüfung
11.05.201824
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Erstmusterprüfung
1,11
-0,90
0,79
-0,90
Schnitt
Detail
11.05.201825
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Reverse Engineering
11.05.201826
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Reverse Engineering
Punktewolke
Prototyp
CAD-Modell
Neues Produkt product
Anforderungen
erfüllt?
Start Produkt
ja
nein
rapi
d pr
oduc
tdev
elop
men
t(R
PD)
reve
rse
engi
neer
ing
Datenaufnahme
Reverse Engineering
Rapid Prototyping (RP)
CT
stl-F
ile-E
rste
llung
(Pun
kzew
olke
)m
it VG
Stud
iom
ax
11.05.201827
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Schadenanalysenin Erprobung Serie Feld
11.05.201828
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Schadenanalyse
1. Metallelektrode
2. Keramik
3. Metallkontaktierung
1
Riss
11.05.201829
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Seriennahe Prüfverfahren
11.05.201830
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Atline‐Prüfung (Clinchverbindung)
refe
renc
e: A
UD
I, D
r. Si
ndel
Ergebnis:Clinch-Verbindung in
Ordnung
Que
lle: A
UD
I, D
r. Si
ndel
11.05.201831
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Atline‐Prüfung (Gießerei)
Ergebnis der Optimierung:
Ideale Speiserformund –Lage wurde ermittelt.
Die Lunker liegen nun außerhalb der Bearbeitung.
11.05.201832
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Seriennahe Prüfung
Absicherung von Serienanläufen
11.05.201833
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Absicherung Serienanläufe
CFK-Monocoque XL1
Quelle: VIVAVISION
Quelle: Volumegraphics
11.05.201834
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Planen / Entwickeln / Anwenden / Auditierenvon serienbegleitenden zfP‐Prüfkonzepten
11.05.201835
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Ultraschallprüfung (RSWA) an WES
11.05.201836
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Metalle, Kunststoffe, Zsb.‐Bauteile, Elektronikbauteile
11.05.201837
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT ‐ Anwendungen im Geschäftsprozess
Brozeschwert (3000 Jahre alt)
Verbindung Heft / Klinge
11.05.201838
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201839
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAnwendungshistorie offline, atline, inline
20302000 20202010
Gießereiatline
Komponentenfertigungatline
Zunahme der atline CT‐Systeme (Messraum,
Gießerei, Karosseriebau, Komponentenfertigung).
Umsetzung in einem Inline‐Betrieb nur partiell.
Serien‐Integrierung CT in die Prozesskette (Industrie 4.0) für komplexe Bauteile noch
nicht in Sichtweite.
Gießereioffline
Laboroffline
Karosseriebauatline
Ganz-fahrzeug CT
Quelle: Fraunhofer XXL-CTDienstleister
Messraumatline
11.05.201840
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201841
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Atline‐Prüfung (Gießerei)
Ziele:
• verkürzter Anlauf für neue Serie
• Begleitende Betreuung der Qualität bei Produktwechseln
• Schnelleres erreichen von kalkulierten Projekt-Zielwerten
• Prozessoptimierung auf statistischer Basis
• sofortiger Befund zu Einzeluntersuchungen
• automatische Defektanalyse & Wanddicken-messung
• Größere Stichprobe für Festlegung von Maßnahmen
Substitution von vier herkömmlichen Analysemethoden:
• Schneiden/Sägen taktile Messung von Wanddicken
• Endoskopieren Detektion von Kernbrüchen, Sandresten, …
• Röntgen Gefüge-Analysen Porosität
• Taktile Messung Überprüfung von Kernlagen
11.05.201842
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Atline‐Prüfung (Gießerei)
Anlaufoptimierung mit CT-Scans
Fehlerfeststellung:
Lunker im Bereich des Butzens wurde detektiert.
Erste Phase der Optimierung:
Speiser zum Sammeln der Lunker wurde auf den Butzen gesetzt.
Ergebnis der Optimierung:
Ideale Speiserformund –Lage wurde ermittelt.
Die Lunker liegen nun außerhalb der Bearbeitung.
11.05.201843
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Atline‐Prüfung (Gießerei)
Anlaufoptimierung mit CT-Scans
Fehlerfeststellung:
Lunkernesterwurden detektiert.
Erste Phase der Optimierung:
Lunker wurden durch Speiser und Anpassung der Gießparameter reduziert.
Ergebnis der Optimierung:
Ideale Speiserlage und Parameter wurden ermittelt.
Die Lunker werden verhindert.
11.05.201844
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201845
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Betriebsarten
Betriebsarten (hinsichtlich Auswertung)Röntgenprüfung (2D) CT‐Prüfung (3D)
manuell vollautomatischhalbautomatisch
Auswertung durch ADR‐Software(automatic defect recognize).
Auswertung erfolgt durch den Mitarbeiter.
i.O. ?n.i.O. ?
Entscheidung / Bewertung durch Mitarbeiter nur für
n.i.O..n.i.O. ?
100%‐Auswertung / Entscheidung durch ADR‐
Software (automaticdefect recognize).
i.O. /n.i.O.
100%‐Entscheidung / Bewertung durch
Mitarbeiter
i.O. ?n.i.O. ?
11.05.201846
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201847
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichVoraussetzungen für eine vollautomatische CT‐Prüfung
Voraussetzungen:• Zur Zeit erfolgt die Auswertung (Porositätsanalyse, P202 bzw.
VW50093) der CT‐Daten auf Basis von Schnittbildern (2D, ausgenommen „Dimensionelles Messen“).
• Um das Potential der CT vollständig zu nutzen ist eine 3D‐Porositätsanalyse zielführend:
• Standard für 3D‐Porositätsvorschrift (BDG P203 Entwurf)
• Bauteile mit entsprechender Vorschrift
• Verbesserung der Datenqualität (bei geringer Messzeit)• Artefaktkorrekturen• IAR (Iterative Artefakt Reduktion )• Streustrahlgitter• …
• Optimierung / Erweiterung der Auswertesoftware• „Artificial Intelligence” bzw. künstliche Intelligenz
• „Machine Learning” bzw. maschinelles Lernen • „Deep Learning” mit künstlichen neuronalen Netzen
11.05.201848
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichVoraussetzungen für eine vollautomatische CT‐Prüfung
11.05.201849
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201850
Herausforderungen
• Genehmigung des Investitionsvorhaben (Wirtschaftlichkeitsbetrachtung / Amortisierung)
• Ersatz einer bestehenden Prüfmethode / Einführung einer neuen Prüfmethode
• Warum eine Umstellung auf Computertomografie, wenn eine Röntgenprüfung etabliert ist?
Quelle: VisiConsult
2D‐Prüfung2D‐Prüfung
Quelle:GE Sensing & InspectionTechnologies GmbH
3D‐Prüfung3D‐Prüfung
?
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Inline‐Prüfung (Gießerei ‐ Wirtschaftlichkeitsbetrachtung)
11.05.201851
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Inline‐Prüfung (Gießerei ‐ Wirtschaftlichkeitsbetrachtung)
Herausforderungen Beschaffung / Investitionsvorhaben
• Genehmigung des Investitionsvorhaben (Wirtschaftlichkeitsbetrachtung / Amortisierung)
• Ersatz einer bestehenden Prüfmethode / Einführung einer neuen Prüfmethode
• Warum eine Umstellung auf Computertomografie, wenn eine Röntgenprüfung etabliert ist?
Gießplatz 1
Gießplatz 2
Gießplatz 3
Gießplatz 4
Gießplatz 5
Gießplatz 6
Rundtisch
11.05.201852
Taktzeit für Bauteil X
Tagesproduktion
CT-Systeme 5 Stück (Messzeit ca. 2 Minuten, 1 Reservesystem)
1,5 Mio.€ * 5 einmalig 4,5 Mio.€
Auswerterechner 10 PC‘s je CT-System 0,1 Mio.€ * 5 einmalig 0,5 Mio.€
Wartungs- / Servicevertrag (ohne Ersatzteile)
0,03 Mio.€ * 5 jährlich 0,15 Mio.€
VerschleißteileDetektor, Röhre, PC‘s, usw. 0,1 Mio.€ * 5 jährlich,
ab dem 2. Jahr
0,5 Mio.€
Verkettung im Prozess
0,15 Mio.€ * 5 einmalig 0,75 Mio.€
Personalkostenbei vollautomatischer Prüfung 1 Person /
Schicht (Einrichtungs- und Störungsbeseitigung)0,05 Mio.€ * 3 jährlich 0,15 Mio.€
Bei werkerunterstützter Auswertung (Nachbewertung 1 Person / Anlage / Schicht
inklusive Einrichtungs- und Störungsbeseitigung)
0,05 Mio.€ / Jahr * 5 * 3
jährlich 1,75 Mio.€
30 Sekunden
2880 Stück
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Inline‐Prüfung (Gießerei ‐ Wirtschaftlichkeitsbetrachtung)
11.05.201853
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Seriennahe Inline‐Prüfung (Gießerei ‐ Wirtschaftlichkeitsbetrachtung)
Investitionskosten: 5,9 Mio € für ein Bauteil (Gießprozess)
Personalkosten: 0,15 Mio.€ / jährlich vollautomatische Prüfung
1,75 Mio.€ / jährlich werkerunterstützte Prüfung
Wartungskosten: 0,15 Mio.€ / jährlich
Verschleißteile: 0,5 Mio.€ / jährlich ab dem 2. Jahr
Benefit:• verkürzter Anlauf für neue Serie
• Begleitende Betreuung der Qualität bei Produktwechseln
• Schnelleres erreichen von kalkulierten Projekt-Zielwerten
• Prozessoptimierung
• sofortiger Befund zu Einzeluntersuchungen
• automatische Defektanalyse & Wanddickenmessung
• Schnelle Ableitung von Maßnahmen
• Reduzierung Pseudoausschuß
• Industrie 4.0 Vorbereitung
Substitution von Analysemethoden:• Schneiden/Sägen taktile Messung von
Wanddicken
• Endoskopieren Detektion von Kernbrüchen, Sandresten, …
• Röntgen Gefüge-Analysen Porosität
• Taktile Messung Überprüfung von Kernlagen
11.05.201854
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201855
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichHerausforderungen und Anforderungen an ein Inline‐CT‐System
Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline‐CT‐System
• Realisierung einer vollautomatischen Auswertung (Porenanalyse, dimensionelles Messen, Merkmalserkennung, …) durch Verbesserung der Datenqualität
• Artefaktreduktion
• Verbesserung der Auswertesoftware (Standardauswertesoftware oft nicht ausreichend (Datenqualität, Artefakte), KI erforderlich?)
• Erstellung und Etablierung einer 3D‐Vorschrift
• Etablierung neuer Aufnahmeverfahren (z.B. Roboter‐CT) in der Fahrzeugfertigung (Bauteile mit schlechtem Aspektverhältnis und schlechter Zugänglichkeit z.B. Karosserieteile, ‐komponenten)
• Breites Anwendungs‐ und Teilespektrum, eine Anlage für unterschiedliche Bauteile
• Hohe Auflösung bei großen und schlecht zu durchdringenden Bauteilen (z.B. Batteriemodule, E‐Maschinen)
• Integrierung Health Monitoring (Fernwartung, prädiktive Wartung, Performanceüberwachung, Prüfmittelüberwachung) Minimierung Ausfallzeiten (Service, Reparatur)
• Integriertes Datenmanagementsystem (Klassifizierung der Daten hinsichtlich Aufbewahrungsfristen mit eigenständigen Löschroutinen)
• Integrierte Prüfmittelüberwachung
• Verkettung im Prozess (Industrie 4.0, Standardschnittstellen z.B. OPC‐UA)
• Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit
11.05.201856
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201857
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Herausforderungen (aktuelle, zukünftig)
Strukturkleben
Stützkleben
Falzkleben
Clinchen
Stanznieten
Verschrauben
Widerstandspunkt-schweißen
Laser-schweißen/
-löten
Bolzen-schweißen
MIG- Löten
MAG-SchweißenBuckel-
schweißen
thermischmechanischchemisch
Fügetechnologien
11.05.201858
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Herausforderungen (aktuelle, zukünftig)
1. Stromanschluss2. Batterie-Management-System (BMS)3. Fahrzeugheizung4. Hochvoltkabel5. Akkupacks6. Leistungselektronik7. Rekuperation8. Motorraum
E-Mobilität
11.05.201859
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Herausforderungen (aktuelle, zukünftig)
E-MobilitätAutonomes fahren - Sensorik Externe Sensoren: • Radar • LIDAR (Abstandsmessung mit
Laserstrahl)
Kameras: • sichtbares Licht • Infrarotkamera • Stereokamera • GPS/IMU (inertiales Navigationssystem) • Audio • Ultraschall
Fahrerbeobachtungssensoren: • sichtbares Licht Kamera • Infrarotkamera • LIDAR
Daten Kommunikation: • Can, Ethernet, … • Car2X
11.05.201860
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichCT – Herausforderungen (aktuelle, zukünftig)
Additive Fertigung
• Die neue Titanbremse wiegt mit 2,9 Kilogramm zwei Kilo weniger als das aktuelle Serien-Bauteil im Chiron!
• Neuer 8-Kolben-Monoblock-Bremssattel ist weltweit der erste Bremssattel, der aus dem 3D-Drucker kommt
• Bugatti verwendet als erster Serienhersteller Titan, das extrem kompliziert und herausfordernd in der Bearbeitung ist
11.05.201861
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201862
Performanceüberwachung eines CT Systems im LaboreinsatzZusammenfassung
• CT ist als Instrument der Qualitätssicherung in vielen Anwendungsbereichen
im Automotive-Bereich fest etabliert (offline / atline).
• CT-Inline-Umsetzung (vollautomatische Prüfung) scheitert zur Zeit u.a. an
der Datenqualität, Auswertesoftware und fehlenden 3D-Vorschriften.
• KI als Unterstützung noch nicht implementiert
• Umsetzung Industrie 4.0. benötigt dieses u.a. als Voraussetzung
• positive Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird dadurch beeinflusst
• Aus den neuen Antriebs- (E-Mobilität) und Mobilitätskonzepten (autonomes
Fahren, Sensorik) sowie der additiven Fertigung, lassen sich zukünftige
Heraus- und Anforderungen für zukünftige CT-Konzepte ableiten.
11.05.201863
CT als Instrument zur Qualitätssicherung im Automotive‐BereichAgenda
• Einleitung• Anwendungsbereiche• Voraussetzungen für den Einsatz von ZfP• Historie CT im Automotivebereich• CT - Anwendungen im Geschäftsprozess• Anwendungshistorie offline, atline, inline• Anwendungsbeispiel seriennahe atline-Prüfung in der Gießerei• CT-Betriebsarten in der Serienüberwachung• Voraussetzungen für eine vollautomatische CT-Prüfung• Wirtschaftlichkeitsbetrachtung• Herausforderungen und Anforderungen an ein Inline-CT-System• CT – Herausforderungen (aktuell, zukünftig)• Zusammenfassung• Ausblick
11.05.201864
Performanceüberwachung eines CT Systems im LaboreinsatzAusblick
Realisierung einer vollautomatischen Inline-CT-Prüfung als
Implementierung der Industrie 4.0 in der Prozesskette „Gießerei“.
Zeitpunkt: 2025?Gießplatz
1
Gießplatz 2
Gießplatz 3
Gießplatz 4
Gießplatz 5
Gießplatz 6
Rundtisch
09.04.2014 Armin Hofmann (GQL-M/5), 99052465
Kontakt: [email protected]