Bauteilrückverfolgung für bessere Qualität

Im Projekt ProIQ hat das Fraunhofer IPM, Freiburg, gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung Technologien für die adaptive Produktion von Präzisionsbauteilen entwickelt. Dazu wurde das Track & Trace Fingerprint-Verfahren mit Blick auf die Rückverfolgung rotationssymmetrischer Objekte erweitert.

Die Qualität von Präzisionsbauteilen über den gesamten Produktionsprozess durchgehend zu prüfen, ist nicht trivial. Viele Komponenten sind nur wenige mm groß, die Bauteilgeometrien sind komplex. Dabei liegen die Fertigungstoleranzen häufig bei nur wenigen μm. Mit optischen 3-DMessverfahren lassen sich Geometrie oder Oberflächendefekte in der Produktion aufspüren. Um jedoch aus wiederkehrenden Fehlern zu lernen, muss man die Messdaten intelligent nutzen und sie an jeder Stelle der Produktion individuellen Bauteilen zuordnen. Voraussetzung dafür ist eine Bauteil-Rückverfolgung. Am Beispiel eines Hochleistungsinjektor-Bauteils und einer Kopfwelle für ein filigranes Dentalinstrument hat das Konsortium gezeigt, dass eine solche adaptive Produktion von Präzisionsbauteilen möglich ist.

Für die Rückverfolgung von Produkten werden in der Regel Bar- oder Datamatrixcodes genutzt. Dafür fehlt bei Präzisionsbauteilen aber der Platz. Das markierungsfreie Track & Trace-Fingerprint-Verfahren des Fraunhofer IPM nutzt die individuelle Mikrostruktur der Bauteiloberfläche für die Identifikation: Ein definierter Bereich der Bauteiloberfläche wird mit einer Kamera hochaufgelöst aufgenommen. Aus der Bildaufnahme mit ihren spezifischen Strukturen und deren Position wird eine numerische Kennung errechnet und einer ID zugeordnet, der Fingerprint. Diese Paarung wird in einer Datenbank hinterlegt. Zur späteren Identifizierung wird der Vorgang wiederholt, ein Datenabgleich liefert die ID zurück.

Im Rahmen von ProIQ wurde dies erstmals auch für rotationssymmetrische Objekte genutzt. Die Schwierigkeit: Der Fingerprint-Bereich muss zur Identifikation exakt positioniert sein. Leichte Ungenauigkeiten können bei rechteckigen Bauteilen softwareseitig durch Verschieben oder Verdrehen der Aufnahme in den Fingerprint-Bereich korrigiert werden. Nicht so bei rotationssymmetrischen Bauteilen: Hier bleibt die Rotationslage unbekannt, sodass die Fingerprints nicht abgeglichen werden können. Fraunhofer IPM hat nun den Track & Trace Fingerprint-Algorithmus weiterentwickelt, sodass der Fingerprint Informationen aus allen Rotationslagen beinhaltet, gleichzeitig aber die dabei entstehenden redundanten Informationen verworfen werden. Damit ist ein Abgleich im Produktionstakt auch bei unbekannter Rotationslage möglich. Tests an Präzisionsbauteilen der Industriepartner waren trotz Schleifen und Härten der Bauteile erfolgreich.

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