Das mobile Messraum-Konzept

Das Thema ¿Qualität¿ genießt in der Automobilbranche allerhöchste Priorität. Aus diesem Grunde unternehmen sowohl die Automobilhersteller als auch deren Partner enorme Anstrengungen, ihre messtechnische Ausstattung zu optimieren. Der Entwicklungsdienstleister Heggemann wählte bei der Einrichtung seines Messraums ein gleichermaßen neues wie innovatives Konzept, das auf einer mobilen Kombination aus Laser Tracker und Messarm ¿ der Combo von Faro Europe ¿ aufbaut.

Heggemann aus dem westfälischen Büren zählt zu den ersten Ansprechpartnern der Industrie, wenn es um Entwicklungsdienstleistungen geht. Als Entwicklungspartner bietet das Unternehmen seinen Kunden vom Konzept über die Konstruktion bis hin zur Fertigung alles aus einer Hand. In diesem Rahmen stellt die Entwicklung von Mess- und Prüfkonzepten in enger Kooperation mit Faro Europe ein weiteres Tätigkeitsfeld von Heggemann dar, das die Grundlage für die Abwicklung großer Projekte bildet. Während Faro die messtechnische Hard- und Softwareseite betrachtet, entwickelt Heggemann die Aufnahme-, Mess- und Prüfkonzepte.
Ein erst kürzlich abgeschlossenes Projekt betrifft den virtuellen Messraum, den Heggemann im eigenen Unternehmen Anfang 2004 eingerichtet hat. Die Aufgaben des virtuellen Messraums und der dort tätigen 12 Mitarbeiter sind vor allem in der Prototypenentwicklung und im Karosseriebereich angesiedelt. Schwerpunkte der Entwicklung bei Heggemann bilden Rahmenstrukturen aus Aluminium und Edelstahl. Neue Karosseriekonzepte wie Spacelab-Strukturen aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium werden gefertigt und untersucht.
¿Virtuell¿ umschreibt, dass der Messraum innerhalb kurzer Zeit überall aufgebaut werden kann. Letztendlich brauchen die Mess-Experten nur eine Betonfläche, um den Messraum innerhalb kürzester Zeit mit geringsten Kosten adaptieren zu können. Am nächsten Tag ist der Raum dann vielleicht schon nicht mehr an dieser Stelle. Den Messraum an sich in seiner bisher bekannten Form, umbaut mit einer Klimaanlage und eingerichtet mit speziellen Messmaschinen, gibt es bei Heggemann in Büren so nicht mehr.
Vorstand Robert Heggemann erklärt: ¿Oberste Priorität beim zugrundeliegenden Konzept hatte die flexible Aufstellung der Messgeräte. Dies ermöglicht uns die Durchführung von unterschiedlichen Messungen an verschieden großen Bauteilen. Die zum Einsatz kommenden Messsysteme ¿ Messarm und Laser Tracker ¿ können auch für andere Projekte außerhalb genutzt werden. Die Systeme müssen wir also nur einmal anschaffen und können sie dann für vielfältige Zwecke einsetzen." Diese Flexibilität, sowie die Tatsache, dass  Heggemann im Projektgeschäft tätig ist, bei dem jeweils individuelle Rahmenbedingungen vorherrschen und der Messraum sowohl von der Örtlichkeit als auch von der Ausstattung entsprechend angepasst werden muss, sprachen letztendlich gegen die Anschaffung einer Ständermessmaschine und für mobile Messsysteme. Die Wahl fiel schließlich auf die Combo von Faro Europe ¿ die Kombination aus Messarm und Laser Tracker.
Der Laser Tracker ist eine hochgenaue, portable Koordinaten-Messmaschine (CMM), die für Messungen von Objekten in der Größe von 1 m bis zu mehreren hundert Metern eingesetzt werden kann. Der kleine und leichtgewichtige Tracker projiziert einen Strahl auf das Zielobjekt und ¿verfolgt¿ das Ziel, indem er über die Oberfläche des zu messenden Teils geführt wird. Das mobile Messsystem misst bis zu 1.000 Punkte pro Sekunde, während seine hochpräzise Auflösung, die gleich bleibende Genauigkeit und die Wiederholbarkeit erhalten bleiben. Der Laser Tracker bietet den größten Arbeitsbereich in der Industrie ¿ 360 Grad horizontal und 130 Grad vertikal ¿ sowie eine breite Arbeitsfläche von bis zu 35 m. Somit ist der Tracker vielseitig einsetzbar und spielt seine volle Effektivität sowohl in engen als auch in gut zugänglichen Arbeitsräumen aus. ¿Ein besonderes Feature des FARO Trackers stellt das Super-ADM dar, denn die daraus resultierenden überlegenen Tracking-Eigenschaften erlauben dem Anwender den Messstrahl jederzeit und an jeder Stelle zu erzeugen. Diese Eigenschaft verhindert, dass zu einem Start-Punkt zurückgekehrt werden muss, wenn der Strahl unterbrochen wird, was häufig in überfüllten Arbeitsbereichen vorkommt. Super-ADM kann auch verwendet werden, um ein Objekt einzuscannen ¿ dies war bisher ohne ADM nicht möglich," ergänzt Kai Gärtling, Faro-Vertriebsingenieur und Betreuer von Heggemann.
Neben dem Tracker stehen in Büren auch insgesamt sechs FaroArme zur Verfügung.
Die Auswahl der Platinum- und Titanium-Arme, die im virtuellen Messraum zum Einsatz kommen, hängt im Wesentlichen vom jeweiligen Anwendungsfall und den Genauigkeitsanforderungen des Kunden ab. Der FaroArm ist in fünf verschiedenen Größen mit einem sphärischen Messvolumen zwischen 1,2 und 3,7 Metern lieferbar. Die im Messarm integrierte Logik errechnet mittels Drehmessgebern in den Gelenken die räumliche Position der Messspitze mit einer Genauigkeit von bis zu +/- 0,006 mm. Der Messgriff ist mit zwei Tastern ausgestattet, über die der Arm gesteuert wird, akustische Rückmeldungen geben dem Anwender Auskunft über den Messstatus. Überlastungs-Sensoren, die in jedem Gelenk sitzen, warnen den Anwender, wenn der Messarm überhöhten Handhabungs-Kräften ausgesetzt ist und sichern auf diesem Wege präzise Messergebnisse. Durch die Beweglichkeit in sechs oder sieben Achsen und den patentierten internen Massenausgleich ist der FaroArm auch an ungünstig erreichbaren Stellen einsetzbar. Temperaturunterschiede, wie sie gerade beim mobilen Einsatz immer wieder vorkommen, kompensiert der Messarm in gewissen Grenzen selbsttätig über integrierte Sensoren; bei zu großen Temperatursprüngen warnt der Arm den Bediener.
Die ¿Aufgabenverteilung¿ zwischen FaroArm und Laser Tracker ist eindeutig geregelt: Der Messarm kommt in verwinkelten Bereichen wie dem Innenraum, dem Motorraum und im Achsbereich, wo Fahrwerksaufnahmen geprüft werden, zum Einsatz, weil hier aufgrund der vielen Hinterschneidungen der Laserstrahl gehemmt würde. Der Tracker hingegen hat die Aufgabe, im virtuellen Messraum die Grundgenauigkeit herzustellen und über das Konzept das Messfeld rund um das Auto aufzubauen. Außerdem ist der Tracker auch in dem Bereich, in dem der Laserstrahl die Kugel trifft, schneller bei der Außenhautvermessung als der Arm, weil mehr Freiheitsgrade zur Bewegung zur Verfügung stehen.
Im virtuellen Messraum erfolgen speziell Vermessungen von Strukturen in der Automobiltechnik. Im Vordergrund steht das Vermessen von kompletten Karosserien, von Achsen und des Rohchassis, sowie Datenaufnahmen für Package- und DNO-Analysen. Die Einrichtung des virtuellen Messraums wurde erforderlich durch die Aufgabe, komplette Karosserien zu vermessen und den Kunden
Messprotokolle zu liefern. Als Problem erwies sich zudem, dass die Vermessung einer Karosserie alleine mit dem Messarm sehr viel Zeit in Anspruch genommen hat. Außerdem musste berücksichtigt werden, dass sich die Messtechnik in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt hat. Die Analysen laufen immer mehr über Messberichte und die Teile werden weniger über Lehren geprüft, sondern es werden stattdessen Messberichte verglichen, also Soll-/Ist-Vergleiche gemacht ¿ dies ist die Strategie der Automobilhersteller.
Neben der Combo setzt Heggemann von Faro Europe auch die Messprogramme CAM2 Measure und Automotive ein. Ein bedeutender Vorteil dabei ist, dass beide Messprogramme gleichzeitig für unterschiedliche Aufgaben genutzt und schnell gewechselt werden können.
¿Wenn eine Datenrückführung, z.B. über Außenhautkonturen, die per Hand erstellt worden sind, gemacht wird, bietet sich CAM2 Measure an, weil kein Soll-/Ist-Vergleich benötigt wird, aus Measure jedoch direkt CAD-Daten erstellt werden können. Bei einer Außenhaut, bei der ein Soll-/
Ist-Vergleich durchgeführt wird, stellt aber aus Geschwindigkeitsgründen der Einsatz der Automotive-Software die bessere Wahl dar," erläutert Kai Gärtling.
Mit dem Faro-Service von Hard- und Software sind die Bürener sehr zufrieden. Selbiges gilt auch für die Schulungen, die allesamt bei Heggemann vor Ort durchgeführt werden. Hier erweist sich die enge Zusammenarbeit mit FARO bei der Analyse des Schulungsbedarfs und beim Aufstellen der Schulungspläne als großer Vorteil. Bewährt hat sich zudem, die Mitarbeiter direkt an den Produkten zu schulen, mit denen sie tagtäglich in der Praxis konfrontiert werden. Aufgrund der rundum positiven Erfahrungen mit Faro überrascht es nicht, dass Heggemann auch bereits die Anschaffung der beiden neuesten Faro-Produkte ins Auge
gefasst hat: Die GAGE könnte noch in diesem Jahr ein Thema werden, der Laser Scanner nächstes Jahr.
Die Kombination aus Laser Tracker und FaroArm hat sich bei Hegemann absolut bewährt. Das entscheidende Feature ist für die ¿Mess-Experten¿ die Flexibilität, die die Combo bietet, denn diese können sie mit keinem anderen Messsystem erreichen. So wird die Combo für ein Projekt aufgebaut, nach dem Abschluss abgebaut, und für ein neues Projekt an einem anderen Ort wieder aufgebaut. Diese Flexibilität beweist sich gerade beim typischen Anwendungsfall im virtuellen Messraum ¿ der Vermessung einer Karosserieaußenhaut, die nach CAD-Daten gefertigt und montiert wird ¿ immer wieder.
Robert Heggemann zieht ein sehr positives Fazit: ¿Im Vergleich zum Messraum mit Ständermessmaschine sprechen für die Combo auf jeden Fall die Kosten sowie die nicht anfallenden Kapazitätsprobleme, denn eine Messmaschine wäre durch einen Fahrzeug-Aufbau länger blockiert. Wir sind in einem großzügig angelegten virtuellen Messraum zudem in der Lage, mehrere Projekte gleichzeitig zu bewältigen, da wir die Combo im Grunde so weit zerlegen können, dass wir direkt daneben einen zweiten virtuellen Messraum schaffen, in dem wir eine weitere Karosserie innerhalb kürzester Zeit vermessen. Wir sind sehr zufrieden mit unserer Lösung."
 

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