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Prozessoptimierung

Markerfreie Rückverfolgung von Massenbauteilen

| Redakteur: Beate Christmann

Das Fraunhofer-IPM soll mit Track & Trace Fingerprint ein markerfreies System zur Rückverfolgung von Massenbauteilen entwickelt haben: Hier identifiziert es gerade einzelne Schrauben.
Das Fraunhofer-IPM soll mit Track & Trace Fingerprint ein markerfreies System zur Rückverfolgung von Massenbauteilen entwickelt haben: Hier identifiziert es gerade einzelne Schrauben. (Bild: Fraunhofer-IPM)

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Fraunhofer-Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem es möglich sein soll, kleinste Massenbauteile in stark vernetzten Fertigungsketten rückzuverfolgen. Der stochastische Fingerabdruck der Komponenten soll zusätzliche Markierungen überflüssig machen.

Die Rückverfolgung einzelner Bauteile ist für die Industrie 4.0 elementar: Erst damit wird es möglich, gewonnene Erkenntnisse aus erhobenen Daten zur Prozessoptimierung zu nutzen. Schließlich ist die Qualität eines Endproduktes abhängig von sämtlichen Komponenten – und sei sie noch so klein und unscheinbar. Stark vernetzte Fertigungsabläufe, globale Zulieferketten, Kostenfragen und technische Umsetzbarkeit erschweren in der Massenproduktion jedoch deren Rückverfolgung. Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) will für Abhilfe sorgen: Mit Track & Trace Fingerprint soll es ein markerfreies System zur Rückverfolgung von Massenbauteilen entwickelt haben.

Kostengünstige Track-and-Trace-Lösungen gefragt

Bei hochpreisigen Komponenten kommen zur Identifizierung in der Regel RFID-Etiketten, Data-Matrix-Codes oder auch chemische Marker zum Einsatz. Doch insbesondere für kleine, preissensitive Elemente, wie beispielsweise elektrische Steckverbinder oder Zündkerzen, sind praktikable und zugleich kostengünstige Track-and-Trace-Lösungen gefragt. „Denn Etiketten oder spezielle Markierungen erweisen sich hier oftmals als zu teuer oder technisch nicht realisierbar – und das Eingravieren einer Seriennummer oder das Aufbringen eines Barcodes beispielsweise verbieten sich auf einer Dicht- wie auch auf einer dekorativen Oberfläche“, erklärt Dr. Alexander Förste, Projektleiter Track & Trace Fingerprint am Fraunhofer-IPM.

Das neue Verfahren nutzt die individuell ausgeprägte Mikrostruktur der Oberflächen von Bauteilen und Halbzeugen. Seine Entwickler erklären das Vorgehen wie folgt: Zunächst wird ein ausgewählter Bereich eines Bauteils mit all seinen spezifischen Strukturen und deren Position mit einer Industriekamera hochaufgelöst aufgenommen. Aus dem Bild wird eine charakteristische Bitfolge, der Fingerprint (dt.: Fingerabdruck), errechnet und einer individuellen ID zugeordnet. Diese Paarung wird in einer Datenbank hinterlegt. Die ID kann dann mit weiteren Informationen wie Mess- oder Herstellungsdaten verknüpft werden. Für eine spätere Identifizierung des Bauteils wird der Vorgang wiederholt – ein Datenabgleich nach der Bildaufnahme liefert zuverlässig und fehlerfrei den entsprechenden Fingerprint-Code und somit weitere individuelle Merkmale des Bauteils.

Identifizierung im Sekundentakt

Eine große Bandbreite an Materialien soll sich für diese markierungsfreie Rückverfolgung eignen: von glatten Kunststoffen über Aluminium und Eisenguss bis hin zu lackierten Oberflächen. Förste erläutert: „Der stochastische Fingerabdruck eines Bauteils lässt sich auch bei Losgrößen von mehreren 100.000 Stück im Sekundentakt eindeutig identifizieren. Dies ermöglicht eine Zuordnung von bauteilbezogenen Daten im Produktionstakt. Da keine zusätzlichen Marker oder IDs am Produkt angebracht werden, ist das System nicht nur fälschungssicher, sondern auch effizient – es fallen schließlich keine stückzahlabhängigen Kosten an.“ Und: Durch die große Zahl möglicher Messpunkte soll die Objekterkennung auch bei Störeinflüssen wie Verunreinigungen oder Kratzern funktionieren.

Einen ersten Prototyp des neuen Verfahrens hat das Fraunhofer-IPM im Rahmen des Projekts Track-4-Quality bereits im Einsatz. Zudem wird in der zweiten Jahreshälfte 2017 bei einem Partner aus der Automobilzulieferindustrie eine Pilotinstallation in Betrieb genommen. „Wenn zum Beispiel ein einziger, nur wenige Cent teurer fehlerhafter Stecker die Funktionsfähigkeit und Langlebigkeit einer komplexen Elektronik-Steuerbox im Automobil gefährdet, werden oft sämtliche verbaute Stecker in Sippenhaft genommen. Unser Verfahren verhindert solch aufwendige und kostenintensive Großeingriffe in die Produktions- und Wertschöpfungskette,“ so Förste. Wenn produzierende Unternehmen auch kleinste Schlüsselkomponenten in der Massenproduktion rasch und zweifelsfrei zurückverfolgen können, trägt dies nach Ansicht des Fraunhofer-IPM zur Optimierung ihrer Prozesse bei – beispielsweise bei der Verbesserung von Produktions- und Montageabläufen, bei eventuell notwendigen Rückrufaktionen oder beim Recycling.

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