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Messtechnik Mobiler Laserscanner sorgt für glänzende Oberflächen

| Autor/ Redakteur: Bernd Müller / Udo Schnell

Die Oberflächen von Wasserarmaturen müssen einen hervorragenden optischen Eindruck bieten. Mit einem handgeführten Laserscanner als Messgerät konnte ein Hersteller den automatisierten Schleif- und Polierprozess optimieren.

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Gut in Form: Akribisch prüft Agim Emini mit Zeiss T-Scan die Kokille, die beim Gießen das geschmolzene Messing zu Wasserhähnen formt.
Gut in Form: Akribisch prüft Agim Emini mit Zeiss T-Scan die Kokille, die beim Gießen das geschmolzene Messing zu Wasserhähnen formt.
(Bild: Zeiss)

Komfortable Bedienung und perlende Erfrischung: Die Wasserarmaturen von Franke Water Systems KWC erfüllen die Wünsche anspruchsvoller Kunden. Für Spitzenqualität sorgt das Qualitätsteam um Agim Emini mit dem handgeführten Laserscanner Zeiss T-Scan der Carl Zeiss IMT.

Die zentnerschweren Metallbacken schließen sich und senken sich auf die fauchende blaue Flamme. Kurz darauf steigt Rauch auf: 1000 °C heißes geschmolzenes Messing schießt in den Hohlraum der Kokille und erstarrt. Sekunden später öffnet sich das Werkzeug und gibt ein golden schimmerndes, raues Metallteil frei, das qualmend in einen Korb fällt, wo schon weitere Teile erkalten und auf ihre Bearbeitung warten. Wenn man nicht wüsste, dass die Gießerei bei Franke Water Systems KWC steht, käme man kaum auf die Idee, dass aus den bizarr geformten Teilen einmal edle Wasserarmaturen für Bad und Küche werden. Damit die Metamorphose vom Messingbarren zum Premium-Wasserhahn reibungslos und mit höchster Präzision abläuft, ist umfangreiches Wissen über alle Bearbeitungsschritte nötig. Und Zeiss T-Scan.

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Im Messlabor zeigt Agim Emini, wie der handgeführte und flexible Laserscanner seine Arbeit erleichtert. Der Head Quality KWC wandert um den Gussrohling eines Wasserhahns herum und richtet die Laserlinie des Zeiss T-Scan darauf. „Die Messung dauert nur ein Viertel der Zeit im Vergleich zur Prüfung auf einem Koordinatenmessgerät“, lobt Emini.

Laserscanner vereinfacht die Dokumentation

Agim Emini kam 2017 zu KWC, zuvor hatte er das Systemmanagement bei einem Automobilzulieferer geleitet. Die Marke KWC steht für hochwertige Schweizer Armaturen. Um diesen Standard zu gewährleisten, braucht es innovative Messtechnik und Emini nahm sich als Erstes die Suche nach einer modernen optischen Messtechnik vor – und wurde schnell fündig bei Reto Wirth, dem Leiter von Zeiss Industrial Quality Solutions in der Schweiz.

Nach einem Test mit Zeiss T-Scan war im Januar 2018 klar: Der Laserscanner ist genau das, was KWC zu noch mehr und sicherer Qualität verhilft, Abläufe beschleunigt, Kosten spart und die bisher aufwendige Dokumentation von Messergebnissen erheblich erleichtert. „Der Zeiss T-Scan ist sehr handlich, lässt sich super bedienen, ist sehr flexibel, komplizierte Geometrien können schnell ausgemessen werden, man kommt sehr gut um die großen Bauteile und hat sehr schnell Resultate“, erklärt Emini.

Fehler in der Gießerei können zu hohen Kosten führen

Heute prüft der 32-Jährige mit seinem sechsköpfigen Team besonders akribisch die rohen Guss­teile, „denn Fehler in der Gießerei potenzieren sich mit jedem Wertschöpfungsschritt zu immer höheren Kosten“. Nach jeder Serie von 200 bis 2000 Gussteilen ist die Prüfung eines Teils mit Zeiss T-Scan Pflicht bei den Hauptrenner-Gussteilen. Außerdem begutachtet ein Mitarbeiter der Qualitätssicherung die Gussteile laufend mit dem Auge und zieht jede Stunde eine Stichprobe, die ebenfalls unter dem Zeiss T-Scan landen könnte. Ist eine detailliertere Analyse erwünscht, lädt der Bediener die generierten Messdaten in die Software Zeiss Calypso. Dort werden Maß-, Form- und Lagetoleranzen geprüft. Das Reporting und die statistische Datenauswertung erfolgen in der Software Zeiss Pi-Web. Durch präventives Prüfen der Werkzeuge sowie der Gussteile verhindert KWC Ausschuss und Nacharbeitskosten. Das macht sich schnell beim Prozess Schleifen/Polieren bemerkbar.

Alle zwei Wochen nimmt sich das Team die Ausschuss-Statistiken vor. Dann wird beraten an welchen Stellschrauben gedreht werden kann, um die fehlerhaften Bereiche zu optimieren. Zeiss T-Scan liefert die verlässliche Datenbasis und dokumentiert den Erfolg der Maßnahmen bezogen auf die Geometrie und Form der Teile. Mit der Einführung des Zeiss T-Scan war das Ziel verbunden, die Nacharbeitskosten um 20 % zu senken. Das ist durch verlässliche Messungen und kontinuierliches, verständliches Reporting gelungen. Doch damit nicht genug: Emini möchte die Ausschussquote und die Nacharbeitskosten noch weiter senken.

Systematische Qualitätsprobleme aufdecken

Deutet sich beispielsweise ein systematisches Qualitätsproblem an, etwa wenn mehrere Gussteile hintereinander die Toleranz überschreiten, liegt das erfahrungsgemäß ziemlich sicher an der Gussform, der sogenannten Kokille, oder an der Kernbüchse, in der die Sandkerne gebacken werden. Diese werden in die Gussform eingelegt und sorgen dafür, dass im Gussteil der Hohlraum entsteht, durch den später das Wasser fließt. Bricht bei der Herstellung der Kerne, dem sogenannten Kernschießen, Sand aus, müssen die damit gegossenen Wasserhähne wieder eingeschmolzen werden. Mit Zeiss T-Scan lassen sich Fehler in der Kernbüchse oder der Kokille schnell finden. Aufgrund der zur Verfügung stehenden Messdaten kann die Abteilung Werkzeugbau sofort agieren und somit unter anderem hohe Ausschuss- und Nacharbeitskosten vermeiden.

Intuitive Messtechnik

Wie intuitiv die Messungen sind, demonstriert Emini an dem bereits geschliffenen und polierten Gussteil für einen Wasserhahn. Mit wenigen Mausklicks ist die Software Zeiss Colin-3D startklar und mit einem Fingerdruck auf den Auslöseknopf sammelt Zeiss T-Scan, trotz der, durch die Reflexion schwierigen Oberflächenbeschaffenheit die dreidimensionale Lage von Millionen Oberflächenpunkten. „Die Bedienerführung ist völlig intuitiv, selbst Neulinge lernen das in Minuten“, lobt Emini. Die Software dient nicht nur zur Datenerfassung – das bei der Messung generierte Dreiecksnetz wird mit den Sollwerten aus dem CAD-Datensatz verglichen. Durch einen Falsch-Farben-Vergleich wird ersichtlich, an welchen Bereichen Aufmaß vorliegt (hier muss noch etwas abgeschliffen werden), ob Untermaß besteht oder ob das Gussteil nach den vorherigen Bearbeitungsschritten innerhalb der Toleranzen liegt. Mit wenigen Mausklicks erzeugt der Bediener einen Report, der als Grundlage für die Abstimmung mit der Abteilung Oberflächenbearbeitung dient. „Intuitiver geht es nicht“, findet Emini.

Gerade dieses sehr intuitive Reporting war von großem Nutzen bei der bisher wichtigsten Bewährungsprobe von Zeiss T-Scan: der Verlagerung der bestehenden Produkte auf die neue automatisierte Schleif- und Polieranlage. Statt wie früher von Hand zu schleifen und zu polieren, werden die Gussteile bei KWC neuerdings auf Roboter gespannt und automatisch an schnell rotierenden Schleifbändern aufs richtige Maß gebracht und poliert. Durch stetiges Messen mit Zeiss T-Scan und laufendes Anpassen der Schleifparameter arbeiten die Schleifroboter heute präzise und zugleich sehr schnell. Weil die eigene Kapazität dennoch nicht immer ausreicht, gibt KWC einen Teil der Schleifarbeiten außer Haus an kleinere Betriebe. Dann dient Zeiss T-Scan für Stichproben in der Eingangskontrolle.

„Die Eidgenossen sind extrem qualitätsbewusst, doch viele, meist kleine Betriebe dokumentierten häufig noch auf Papier. Das ändert sich gerade“, erklärt Reto Wirth, für den Franke Water Systems KWC ein Vorzeigekunde ist. Um die Vorteile einer lückenlosen, digitalen Dokumentation praxisnah zu zeigen, lud er Agim Emini kürzlich zu einem Vortrag nach Feldbach in die Zeiss-Zentrale anlässlich der Feier von 100 Jahren Zeiss Messtechnik ein.

Auf die nächste Bestellung von Emini muss Reto Wirth vermutlich nicht lange warten. Emini möchte zwei ältere Koordinatenmessgeräte ausmustern und durch eine Zeiss Contura ersetzen. Außerdem erwarb das Qualitätsteam gerade das Digitalmikroskop Zeiss Smartzoom. „Mit dem Mikroskop suchen wir nach Defekten im Metallgefüge, die mit dem bloßen Auge nicht oder schlecht erkennbar sind“, erläutert Michael Wage, Abteilungsleiter Oberfläche KWC. Die Erwartungen wurden für den Abteilungsleiter auch hier erfüllt. Für Emini gibt es jedenfalls keine Alternative zu Zeiss: „Für mich ist Zeiss der Superlativ der Messtechnik.“ MM

* Bernd Müller ist freier Journalist. Weitere Informationen: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH in 73446 Oberkochen, Tel. (0 73 64) 20-63 36, info.metrology.de@zeiss.com

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