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01.02.2017

"Stichproben-Messungen reichen oft nicht mehr aus."

Prof. Gisela Lanza hat vier Jahre lang gleichzeitig als erste Inhaberin der Shared Professorship „Global Production Engineering and Quality" am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und für den Automobilkonzern Daimler gearbeitet. Im Interview erklärt die Expertin für weltweite Produktionssysteme, wie sie die neue wichtige Rolle der Messtechnik für die Qualitätssicherung unter dem Blickwinkel von Industrie 4.0 und „Industrial Internet of Things (IIoT)“ beurteilt.

Gisela Lanza, Inhaberin des Lehrstuhls für Produktionssysteme und Qualitätsmanagement des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT): „Künftig werden Qualitätsdaten nicht mehr stichprobenartig, sondern zu 100 Prozent erfasst. Das verändert die Qualitätsregelung radikal.“ Bild: KIT

Frau Professor Lanza, wie beeinflusst Industrie 4.0 die Qualitätssicherung und die Messtechnik?

Durch die immer mehr an Bedeutung gewinnende Sensorik werden wir sicherlich sehr viel mehr Messdaten sammeln können und so komplexe Zusammenhänge besser erkennen. Ich wage sogar die Hypothese, dass wir künftig 100 Prozent aller wichtigen Messwerte aufnehmen. 100 Prozent-Prüfung heißt: Qualitätsdaten – also alle kritischen Kennwerte – werden nicht mehr stichprobenartig, sondern 100-prozentig erfasst. Das verändert die Qualitätsregelung radikal, denn wir können nun sehr viel näher an die Toleranzgrenzen herangehen.

  • Das „Global Advanced Manufacturing Institute (GAMI) “ in Suzhou (China) mit aktuell 20 Mitarbeitern. Gisela Lanza leitet das Institut seit 2009. Bild: KIT

    Das „Global Advanced Manufacturing Institute (GAMI) “ in Suzhou (China) mit aktuell 20 Mitarbeitern. Gisela Lanza leitet das Institut seit 2009. Bild: KIT

  • Präzise Messung: Programmgesteuert wird das Werkstück-Tastsystem kalibriert, bevor der Maschinenbediener damit sein Werkstück hochgenau vermisst. Bild: Heidenhain

    Präzise Messung: Programmgesteuert wird das Werkstück-Tastsystem kalibriert, bevor der Maschinenbediener damit sein Werkstück hochgenau vermisst. Bild: Heidenhain

  • Gekapselte Längenmesstechnik: Eine Closed-Loop-Regelung macht die Positionsmessung in der Werkzeugmaschine unabhängig von thermischen und sonstigen Einflüssen des Kugelgewindetriebs. Bild: Heidenhain

    Gekapselte Längenmesstechnik: Eine Closed-Loop-Regelung macht die Positionsmessung in der Werkzeugmaschine unabhängig von thermischen und sonstigen Einflüssen des Kugelgewindetriebs. Bild: Heidenhain

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Wie sieht Ihrer Meinung nach die Qualitätsregelung der Zukunft aus?

Ich setze auf intelligente, adaptive Qualitätsregelstrategien. Ein Beispiel hierfür kann eine Wiederbelebung von Pairing-Strategien sein, die Produktionsleute aufgrund des komplizierten mathematischen Ansatzes und des logistischen Aufwandes oft hassen. Dabei kommen Bauteile mit unterschiedlichen Qualitätsmerkmalen paarweise zum Einsatz, um Funktionen der Baugruppe mit sehr hohen Toleranzanforderungen gemeinsam zu erfüllen. Pairing-Strategien bieten sich an, wenn nicht mehr jedes produzierte Bauteil die geforderten Toleranzen erfüllen kann. Ein Beispiel dafür sind die Einspritzdüsen von Motoren, die mit einem Betriebsdruck von zukünftig bis zu 3.000 bar arbeiten müssen. Der konsequente Einsatz von Inline-Messtechnik ermöglicht dabei noch intelligentere, bauteilindividuelle Paarungen in Kombination mit der dynamischen Anpassung von Fertigungsparametern, die vielfältige neue Möglichkeiten eröffnen.

Wird das Erfassen von Daten innerhalb der Fertigungslinie also zunehmen?

Ja. Es besteht ein Trend zu mehr Inline-Messtechnik oder sogar zu prozessintegrierter Messtechnik, die möglichst kurze Regelkreise erlaubt. Messungen finden nicht mehr im separaten Messraum, sondern direkt in der Produktion statt. Es steigt damit der Bedarf an modular angewandter Messtechnik in Anlagen und Produktionslinien, Standardmessgeräte sind weniger gefragt. Die Messtechnik wandelt sich zum Projektgeschäft, in dem die kundenspezifische Anwendung wettbewerbsentscheidend ist.

Stichwort Sensorintegration: Lässt sich eine Werkzeugmaschine in eine Messma-schine verwandeln?

Das Ziel besteht schon seit einiger Zeit, und es ist nach wie vor eine sehr spannende Aufgabe. Aber es gibt noch viele Herausforderungen: zum Beispiel hohe Kosten und Störeinflüsse aus der Produktion wie Temperatur oder Schmutz. Außerdem erfordern typische Zerspanteile oft sehr hohe Messgenauigkeit. Gefragt ist zudem ein unabhängiger metrologischer Rahmen, der idealerweise ein Messen parallel zur Bearbeitung – also so genanntes hauptzeitparalleles Messen – ermöglicht. Das Messen mit der Werkzeugmaschine ist aber heute schon Standard bei Hochpräzisionsprodukten. Ein Beispiel dafür ist die Dieselinjektoren-Produktion bei Bosch.


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