Wie prüft man mechanische Bauteile?

Um Unregelmäßigkeiten und daraus resultierende Kundenreklamationen zu vermeiden, müssen alle Werkstätten eine Eigenkontrolle ihrer mechanischen Bauteile durchführen. Allerdings wird die Qualitätskontrolle in der Produktionskette noch viel zu oft manuell über ein Papierdokument oder eine Excel-Datei durchgeführt: eine kontraproduktive Methode, da sie besonders anfällig für menschliche Fehler ist. Lernen Sie die Vorteile einer digitalen und vernetzten Steuerung kennen!

 

Ziele der mechanischen Bauteilprüfung

Ziel der mechanischen Teilekontrolle ist es, die Einhaltung der Produktspezifikationen während der Produktion zu überprüfen und gleichzeitig dem Endkunden die geforderte Konformität des Gefertigten nachzuweisen. Auch für den Hersteller stellt der Prüfprozess einen Mehrwert dar. Denn so können die Herstellungsprozesse besser kontrolliert, Ausschuss eliminiert und künftige Schäden frühzeitig antizipiert werden. 

 

Wer sind die Stakeholder im Unternehmen?

Qualitätsabteilung: Verantwortlich für die Definition und Umsetzung der Prozesse ist die Qualitätsabteilung oder der/die Qualitätsprüfer/in im Unternehmen. Diese Abteilung teilt den Teams die Eigenschaften des Bauteils mit und informiert sie über alle Besonderheiten oder Schwierigkeiten bei der Herstellung. So legt sie Toleranzmaße fest, welche bestimmen ab wann ein Bauteil ein Good Part oder Ausschuss ist. Wenn beispielsweise die Qualitätsabteilung Abmessungen vorgibt, liegt es in ihrer Verantwortung, darauf hinzuweisen, dass das eine oder andere Bauteil auf einer solchen Werkzeugmaschine problemlos hergestellt werden kann, ein anderes jedoch aufgrund engerer Toleranzen einer regelmäßigen Überwachung während der Produktion bedarf.

 

Werkzeugmaschinenbediener: Ihre Aufgabe ist es, die sensiblen Abmessungen jedes Bauteils zu überprüfen. Die verwendeten Werkzeuge variieren je nach Ort der Inspektion (ob direkt an der Maschine oder in einem eigenen Prüfraum) und der gewünschten Messgenauigkeit (vom Messschieber bis zur programmierbaren dreidimensionalen Maschine).

 

Kunde: Der Kunde fordert seinerseits einen Kontrollbericht für alle Bauteile oder nur stichprobenartig von einem Bauteil an. Darüber hinaus erfordern bestimmte Tätigkeitsbereiche oder Normen spezifische Kontrollmethoden.

Die Anforderungen aller Stakeholder werden von der Qualitätsabteilung eingesammelt und nach Vorgabe der verschiedenen Kontrollverfahren organisiert.  

 

 

Die wichtigsten Phasen der mechanischen Bauteilprüfung

Bevor mit der Inspektion des Bauteils begonnen wird, ist es ratsam, die Kontrollpunkte bzw. Prüfstellen aufzulisten und ihre Häufigkeit sowie die zu verwendenden Mittel zu bestimmen, um den Prüfplan zu erstellen.

Festlegung der Prüfmittel

Auf welcher Ebene der Produktionskette soll der Kontrollvorgang erfolgen? Je nach Tätigkeitsfeld, Komplexität des Bauteils oder Kundenwunsch wird es relevant sein:

- das erste produzierte Bauteil (FAI - First Article Inspection) wie in der Luftfahrt zu kontrollieren 

- regelmäßig stichprobenartig eine Inspektion durch den Betreiber an der Maschine durchführen zu lassen

- oder am Ende der Produktion eine Kontrolle vor der Auslieferung durchzuführen. 

 

Daher ist es wichtig, die Wirksamkeit jeder Art von Kontrolle in Bezug auf die Kundenbedürfnisse unter Berücksichtigung von Faktoren wie der Investition in Zeit und Personal sowie der anfallenden Kosten richtig zu bewerten.

Festlegung der Prüffrequenz

100% Inspektion oder Stichprobe? Die Inspektion aller Teile in einer Charge ist aufwendig und birgt das Risiko des Verschleißes aufgrund der Handhabung in Verbindung mit möglichen menschlichen Fehlern. Die kostengünstigere und weniger riskante Alternative ist die Kontrolle durch Stichproben. Sie besteht darin, eine Stichprobe aus einer Serie zu nehmen (zum Beispiel alle zehn Stück oder das Erste und das Letzte) und ihre Übereinstimmung anhand von Wahrscheinlichkeitsmodellen (Binomial, Poisson, hypergeometrisches Gesetz) vorherzusagen.

Erstellung des Kontrollplans

Sobald die Kontrollmittel und -frequenzen klar definiert sind, besteht der Kontrollplan aus dem Lesen und Interpretieren der Messergebnisse sowie der Ermittlung der einzuhaltenden Standards (Toleranz Spielräume). 

Messungen durchführen

Die Messung findet größtenteils in der Werkstatt statt, um mögliche Nichtkonformitäten des mechanischen Bauteils frühzeitig schon während der Produktion zu identifizieren und diese der Qualitätsabteilung weiterzuleiten. Meist werden die Messwerte in Excel übermittelt, doch oft auch noch auf Papier eingetragen, was automatisch ein Fehlerrisiko bei der Übertragung und einen Zeitverlust mit sich bringt.

Verwendung der Daten

Die statistische Analyse der Messungen sollte es ermöglichen, künftige Einschränkungen und Fehlermöglichkeiten in Echtzeit zu antizipieren, um so einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess in Gang zu setzen. Allerdings werden diese Analyse in der Praxis meist nur in Großunternehmen durchgeführt. 



TopSolid'Inspection: Zeitersparnis und Qualitätssteigerung bei der Qualitätskontrolle

 

 

 

 

 

Als echter Assistent für das Qualitätsmanagement im Unternehmen bietet die Software TopSolid'Inspection mehrere Funktionen, die das Leben in der Werkstatt sowie in der Qualitätsabteilung merkbar verbessern:

 

4x schnellere Erstellung des Prüfplans: TopSolid’Inspection liest automatisch 2D-Zeichnungen (im Tiff-, pdf-, dxf- oder dwg-Format) aus und ermöglicht so seine direkte Verwendung der Bemaßung und der angegebenen Toleranzen. Kontrollinstrumente, Frequenzen und sogar Akronyme und Behandlungsdicken werden ebenfalls von TopSolid’Inspection durch anpassbare Regeln verwaltet. Das heißt, Normtoleranzen werden automatisch hinterlegt, wenn keine Toleranz angegeben ist und zusätzliche Werte können einfach und schnell hinzugefügt werden.

Die so zugewiesenen Werte können nach verschiedenen Layout-Modellen, wie zum Beispiel Self-Checking oder dem ISP, ausgedruckt oder bei Bedarf in verschiedene Formate exportiert werden. So erstellen Sie bis zu 4x schneller Ihren Prüfplan und erhalten ein digitales Dokument als Vorlage und Basis für Ihre Statistik!

 

Direkter Informationsfluss zwischen Werkstatt und Büro: Die computergestützte Erfassung direkt in der Werkstatt ersetzt das Kontrollblatt auf Papier. Da die Messergebnisse direkt auf das Tablet übertragen werden können, entfallen die Wege von der Werkstatt ins Büro. Die Verwaltung und Rückverfolgbarkeit von Kontrollen und deren Ergebnisse werden damit deutlich verbessert. 

 

Vermeidung von Eingabefehlern durch gesteuerte Abfragen und direktes Einlesen vom Messgerät

 

Einfache Qualitätsüberwachung mittels Farbcodes und dynamischen Regelkarten

 

Statistischen Auswertungen ermöglichen frühzeitige Fehlererkennung und Prozessoptimierung: Die SPC (Statistical Process Control)* - Analyse in Verbindung mit Fähigkeitsindikatoren ermöglicht die Analyse der Ergebnisse, um die Kontrollfrequenzen für jede Dimension anzupassen und Fehler in der Produktion frühzeitig zu antizipieren. 

 

Automatische Dokumentation des Prüfprotokolls und Berichts vereinfacht die Abgabe des Qualitätsberichts und die Erstellung neuer Prüfpläne

 

Fazit

TopSolid'Inspection steigert durch die Automatisierung die Geschwindigkeit und Effizienz des Qualitätskontrollprozesses und führt zu einer höheren Produktivität und einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess im Unternehmen.

 

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Quelle: https://blog.topsolid.fr/processus-controle-piece-mecanique



*Erklärender Anhang: 

 

SPC-Analyse: SPC wurde von Walter A. Shewhart entwickelt. Shewhart ging von der Vermutung aus, dass die Qualität des Endproduktes im Wesentlichen von der Kombination der Streuung der Parameter der Einzelteile abhängt. Als Ursache für diese Streuung fand er zwei grundsätzlich verschiedene Mechanismen:

1. Streuung aufgrund von allgemeinen Ursachen (zufällige Abweichungen vom Mittelwert, die sich aufgrund eines stochastischen Prozesses ergeben Rauschen (Physik)) und
2. Streuung aufgrund von besonderen Ursachen (Materialfehler, Maschinenfehler, Konstruktionsfehler etc.)

Die zweite wichtige Erkenntnis von Shewhart war, dass nun bei dem Versuch, diese Streuung zu minimieren, zwei Fehler gemacht werden können:

Fehler 1: Eine Abweichung einer besonderen Ursache zuweisen, obwohl sie von einer allgemeinen Ursache hervorgerufen wurde.
Fehler 2: Eine Abweichung einer allgemeinen Ursache zuweisen, obwohl sie von einer besonderen Ursache hervorgerufen wurde.

 

Es kann zwar entweder der eine oder der andere Fehler komplett vermieden werden, aber nie beide gleichzeitig. Es musste also ein Weg gefunden werden, die Kosten der Fehlervermeidung zu minimieren. Umfangreiche statistische Untersuchungen und Theoriebildung führten Shewhart schließlich zur Entwicklung von control charts (dt. Qualitätsregelkarten) als optimales Werkzeug, um die gewonnenen Erkenntnisse in die tägliche Praxis umzusetzen.

 

Die Qualitätsregelkarte (QRK) oder kurz Regelkarte wird im Qualitätsmanagement zur Auswertung von Prüfdaten eingesetzt. Das Ziel ist die Bewertung von Prozessen hinsichtlich ihrer zeitlichen Qualitätskonstanz (Prozessstabilität). Wenn sich der Prozess signifikant ändert, wird durch die Qualitätsregelkarte signalisiert, in welche Richtung die Veränderung stattfindet (Vergrößerung der Qualitätsstreuung und/oder Änderung der Lage des Qualitätsmerkmals). Dazu werden statistische Stichprobenkennwerte (z. B. Stichprobenmittelwert und Stichprobenstandardabweichung des Qualitätsmerkmals) und Warn-, Eingriffs- und Toleranzgrenzen grafisch dargestellt.

Qualitätsregelkarten sind wesentliche Werkzeuge für die Statistische Prozesslenkung (SPC – englisch statistical process control) zur Optimierung von Produktions- und Serviceprozessen.

 

Quelle: Wikipedia