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Neue Strategien für die Null-Fehler-Produktion

| Redakteur: Peter Reinhardt

Um alle Fertigungsprozesse optimal zu gestalten und damit am Standort Deutschland noch lange erfolgreich Medizintechnik produzieren zu können, bedarf es Strategien. Insbesondere bei der spanenden Fertigung wird die Null-Fehlerproduktion angestrebt.

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Das Prüfgerät Equator 300 von Renishaw bietet dank des neuen RPM (Renishaw Process Monitoring) und der neuen EZ-IO Automatisierungssoftware absolut neue Möglichkeiten zur Prozessüberwachung direkt an der Fertigungsmaschine. Die Prozesssicherheit der gesamten Fertigungskette wird dadurch deutlich erhöht.
Das Prüfgerät Equator 300 von Renishaw bietet dank des neuen RPM (Renishaw Process Monitoring) und der neuen EZ-IO Automatisierungssoftware absolut neue Möglichkeiten zur Prozessüberwachung direkt an der Fertigungsmaschine. Die Prozesssicherheit der gesamten Fertigungskette wird dadurch deutlich erhöht.
( Bild: Renishaw )

Sind es Einzelstücke, Varianten oder Serienteile, die zu fertigen sind? Ist eine 100-Prozent-Kontolle erforderlich? Muss die Maßhaltigkeit der Teile dokumentiert werden? Würden lange Durchlaufzeiten oder hochwertige Materialien im Falle eines Falles zu teurem Ausschuss führen?

Menschliche Fehler durch Automatisierung vermeiden

Unabhängig von diesen Fragen sind grundsätzliche Vorgehensweisen zu prüfen. Dazu gehören die Rationalisierung der Prozesse, Maschinen und Werkzeuge, die Reduzierung der Fertigung auf wenige Kernprozesse sowie die Standardisierung auf wenige vollständig bestimmte Fertigungsverfahren. Ein Beispiel hierfür ist die Automatisierung nicht beeinflussbarer Prozesse, wie Zirkularfräsen statt Bohren. Grundsätzlich ist es dabei wichtig, menschliche Fehler durch Automatisierung und In- oder Postprozess-Kontrollen zu vermeiden. Renishaw als einer der Weltmarktführer in der industriellen Messtechnik, ist auch Hersteller von medizintechnischen Produkten. In diesem Bereich werden hauptsächlich Scanner für die Dentaltechnik und Roboter für die Neurochirurgie hergestellt. Basierend auf Erfahrungen aus der eigenen Fertigung hat Renishaw Strategien entwickelt, um die Null-Fehler-Produktion zu erreichen.

Grundsätzlich ist es erforderlich, eine stabile Prozessgrundlage zu schaffen. Ansatzpunkte hierfür sind die Kenntnis und das Verstehen der Maschinengenauigkeit innerhalb der vorhandenen Umgebungsbedingungen. Regelmäßige Kontrollen der geometrischen Merkmale der Maschine mit einem Kreisformmessgerät sind dabei unverzichtbar.

Ist diese Grundlage geschaffen, soll die Prozesseinrichtung durch Erfassung und Korrektur kritischer Fehler nur so viel Schwankungen im Werkstück belassen, wie von der In-Prozessregelung korrigiert werden kann. Dazu kommen Strategien auf Basis der Werkstücktaster und Werkzeugmesssysteme zum Einsatz. Sie erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass der Prozess erfolgreich sein wird, da auch hier wiederholgenaue Messungen und Berechnungen menschliche Fehler eliminieren und Fertigungsgenauigkeit erhöhen.

Prozess-Regelung korrigiert Schwankungen

Je nach Losgröße korrigieren die In-Prozess-Regelung oder die Post-Prozess-Regelung Schwankungen, die während des Bearbeitungsprogramms auftreten können. Sie schaffen die Voraussetzungen dafür, dass Prozesse erfolgreich sein werden. Hier kommen wichtige Strategien auf Basis von Werkstücktastern und Werkzeugmesssystemen zum Einsatz. So ist es zwingend erforderlich, beim Prüfen innerhalb oder außerhalb der Maschine gegen rückführbare, von der Fertigungseinrichtung unabhängige Artefakte zu vergleichen. Grundsätzlich sind der Prüfungen gegen Artefakte umso genauer, je näher die Form des Vergleichselements der Form des zu prüfenden Teils entspricht.

Man verwendet dabei entweder generische Artefakte mit einer Zusammenstellung von Standardmerkmalen wie Kugeln, Ringen oder Längennormalen. Damit können gesicherte Fertigungstoleranzen von 20 µm (Cpk >1.6) erreicht werden. Um die Fertigungsgenauigkeit noch weiter zu steigern, sind zuvor auf der Koordinatenmessmaschine gemessene Werkstückreplika erforderlich, sogenannte Meisterstücke. Damit sind gesicherte Fertigungstoleranzen von 10 µm (Cpk >1.6) erreichbar. Der Vorteil von Werkstückreplika ist die Temperaturkompensation, die quasi gleich mitgeliefert wird, da die geometrischen Merkmale des Prüfteils und des Vergleichsnormals bei der gleichen Temperatur erfasst werden.

Finale Ergebnisüberwachung

Je nach Strategie erfolgt noch eine finale Ergebnisüberwachung. Sie beeinflusst normalerweise nicht den aktuellen Bearbeitungsprozess, da es für Korrekturen zu spät ist. Vielmehr geht es darum, die Ursachen von Prozessproblemen zu finden, die Entwicklung besserer Prozesse zu unterstützen sowie die Anforderungen zur Qualitätsdokumentation zu erfüllen, was gerade in der Medizintechnik von hoher Bedeutung ist. Dabei sind die Grenzen zwischen Post-Prozess-Regelung und Post-Prozess-Messung fließend – je nachdem, in welchem Maße gewonnene Ergebnisse und Erkenntnisse in nachfolgende Prozesse einfließen. Zur Ergebnisüberwachung ist bei Renishaw das Prüfsystem Equator 300 im Einsatz. Dieses System vereint die Vorteile der fertigungsnahen Prüfung wie bei teilebezogenen Lehren mit der Flexibilität und Dokumentationsfähigkeit von Koordinatenmessgeräten.

Metav 2014, Halle 15, Stand F11

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