Fraunhofer-IPM auf der Hannover Messe 2024 Inline-Qualitätskontrolle für die Kaltumformung von Präzisionsteilen

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Ein optisches Inspektionssystem prüft erstmals Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität kaltumgeformter Bauteile während der Produktion – mit einer Genauigkeit im Bereich von einigen hundertstel Millimetern. Das Fraunhofer-IPM stellt den Demonstrator des Systems auf der Hannover Messe vor.

Umformverfahren haben entscheidende Vorteile bei der Produktion von Metallbauteilen: Zur Umformung eines Bauteils, insbesondere durch Kaltumformung, ist im Vergleich etwa zur Zerspanung weniger als die Hälfte an Energie nötig. Die Technologie ermöglicht es, Bauteile mit geringen Fertigungstoleranzen in Zukunft durch Umformung statt durch energieintensives Zerspanen herzustellen. Ein weiteres Plus: Umformteile haben hervorragende mechanische Eigenschaften. Für Präzisionsbauteile reicht die Fertigungsgenauigkeit bei der Umformung jedoch oftmals nicht aus. So kommen präzisere zerspanende Verfahren zum Einsatz. Voraussetzung für eine breitere Nutzung der Umformung ist eine hochgenaue Inline-Qualitätskontrolle.

100-Prozent-Prüfung im freien Fall – ohne zusätzliches Handling

Das optische Freifall-Inspektionssystem wurde im Rahmen eines vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Forschungsprojekts entwickelt. Dieses prüft kaltumgeformte Bauteile mit Genauigkeiten im Bereich einiger hundertstel Millimeter auf geometrische Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität. Eingesetzt werden soll das System am Ende von mehrstufigen Umformprozessen. Dort werden die Bauteile ohne zusätzliches Handling über ein Förderband im Sekundentakt einzeln in eine Hohlkugel befördert. Sechzehn gleichmäßig über die Oberfläche der Kugel verteilte Kameras nehmen das Bauteil im freien Fall durch die Kugel gleichzeitig auf. So kann jede Stelle des Teils mindestens einmal abgebildet werden. Das System prüft Bauteile mit einer Kantenlänge von 0,5 Zentimetern bis 6 Zentimetern. Eine schnelle Datenauswertung ermöglicht die direkte Rückkopplung in den Produktionsprozess, um Prozessparameter anzupassen und damit Ausschuss zu reduzieren. Bei Einfahrprozessen oder möglichen Änderungen von Materialeigenschaften, z. B. beim Coil-Wechsel, unterstützt die Messtechnik dabei, den Prozess schneller zu adaptieren.

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Fingerprint der Bauteiloberfläche soll zusätzlich markierungsfreie Rückverfolgung ermöglichen

Zusätzlich zur Qualitätsprüfung soll in Zukunft bei der Bildaufnahme die individuelle Oberflächenstruktur der Teile an einer definierten Stelle hochaufgelöst aufgenommen werden. Diese werden als Fingerabdruck für die Bauteilrückverfolgung in einer Datenbank registriert. So identifiziert die erneute Bildaufnahme der Oberflächenstruktur die Bauteile später an der Fingerprint-Stelle. Prozessparameter oder Qualitätsmerkmale werden anschließend individuellen Bauteilen zugeordnet. Mit der Möglichkeit der Rückverfolgung legt das Inline-Inspektionssystem die Grundlage für eine selbstlernende Optimierung von Umformprozessen. Das Fraunhofer-IPM präsentiert das Inline-Messsystem gemeinsam mit der Firma Sotec als Demonstrator auf der Hannover Messe vom 22. bis zum 26. April 2024.

Fraunhofer-IPM auf der Hannover Messe: Halle 2, Stand A18 (Gemeinschaftsstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK)

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