Die Entwicklung des Dakota-Systems begann im Jahr 2012 und ist inzwischen abgeschlossen. Seither hat es seinen Nutzen, seine Leistung und sein Weiterentwicklungspotenzial in verschiedenen Schaumstoff-Fertigungsanlagen für Autositze bewiesen. Solche Anlagen sind bereits in mehreren Ländern weltweit im Einsatz und haben sich als zuverlässiges und schnelles 3D-System für die Qualitätskontrolle erwiesen. Zum Einsatz kommt Dakota bei der Herstellung von Schaumstoffteilen aus Polyurethan, die im Spritzgussverfahren entstehen.
Fehleranfälliger Prozess lässt sich nicht automatisieren
Ein Beispiel dafür sind Autositze. Dabei werden vor dem Spritzvorgang bestimmte Einsatzteile von Hand in die Spritzgussformen eingelegt. Diese Feinarbeit lässt sich nicht automatisieren. Angesichts der hohen Produktionsgeschwindigkeit der Fertigungslinie kommt es bei diesem manuellen Arbeitsgang häufig zu Fehlern, die zu unvollständigen Spritzgussteilen oder Produkten mit falsch positionierten Einsatzteilen führen. Das Resultat sind schwerwiegende Mängel am Endprodukt, die nach dem Erstarren des Schaumstoffs nur schwer zu erkennen sind.
Die Mängel vor dem Entstehen entdecken
Das 3D-Prüfsystem Dakota schafft hier Abhilfe und entdeckt Fehler, noch bevor sie entstehen. Es kommt direkt vor dem Einspritzen der Spritzgiessmasse in die Form zum Einsatz und verhindert auf diese Weise die Fertigung fehlerhafter Schaumstoffteile sowie Material-verschwendung in grossem Ausmass. Das System prüft, ob alle manuell eingesetzten Teile vorhanden und richtig positioniert sind. Ist das der Fall, gibt es die Form zur Einspritzung frei. Diese Vorgehensweise führt zu einer Reihe von Vorteilen: Zunächst verringert sich der Ausschussanteil deutlich. Zudem lässt sich eine erhebliche Einsparung von Material realisieren, das bei fehlerhaften Teilen komplett verloren geht, da der einmal verfestigte Schaumstoff nicht erneut verwendet werden kann. Die per Hand eingelegten Einsatzteile haben nur geringen Wert, sind jedoch im Fehlerfall ebenfalls nicht mehr nutzbar.
Dakota macht zudem eine visuelle Überprüfung des fertigen Schaumstoffteils überflüssig. Insgesamt steigen also Rendite und Produktionssicherheit.
Mit Lasertechnik zum 3D-Bild
Die Prüfanlage besteht aus einem 3D-Bildverarbeitungssystem auf Basis der Lasertriangulation. Die Spritzgussform wird dabei durch eine Laserbeleuchtung gescannt. Eine Hochleistungskamera nimmt pro Sekunde bis zu 1000 der so entstehenden Laserprofile mit einer Breite von 2000 Pixel auf. Über den bekannten Winkel zwischen der Kamera- und der Laserebene können dank einer genauen, an die Konfiguration der Fertigungslinie und der Formen angepassten Kalibrierung die entsprechenden Höhenangaben aus den Laserprofilen ermittelt werden.
So erzeugt das System ein 3D-Bild der Spritzgussform und der enthaltenen Einsatzteile mit deren genauer dreidimensionaler Position. Die Auswertung dieses 3D-Bildes ermöglicht im Anschluss eine sichere Beurteilung, ob alle Parameter den Anforderungen entsprechen und ob der Spritzgussvorgang eingeleitet werden kann.
Träger für Träger prüft Dakota auf diese Weise die Bau- und Einsatzteile, die vor der Einspritzung eingesetzt und dann in das Schaumstoffteil eingegossen werden. Diese Teile können aus verschiedenen Materialien bestehen und weisen unterschiedliche Grössen, Stärken, Farben und Formen auf. Verwendet werden unter anderem Metalldrähte, Plastikclips oder Schaumblöcke, die für die spätere korrekte Funktion der Autositze wichtig sind.
Prüftechnologie für viele Anwendungen
Zur Definition der Prüfpunkte sowie zur Parametrierung der entsprechenden Werkzeuge bietet das System eine grafische Mensch-Maschine-Schnittstelle. Bis zu 999 verschiedene Formreferenzen können in einer Datenbank parametriert und an jeder Spritzgiessform bis zu 999 Prüfpunkte kontrolliert werden. Ausserdem lässt sich das Prüfsystem an Formen und Träger unterschiedlicher Grösse sowie an die variable Geschwindigkeit der Fertigungslinie anpassen. In einer Anlage in den USA prüft ein solches System Formen mit einer Grösse von 1700 mm, das entspricht einer kompletten Rücksitzbank. Die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung beträgt dabei 14 m/min.
Doch Dakota lässt sich nicht nur im Automobilbereich einsetzen. Geht es nach den Entwicklern, sollen schon bald andere Anwendungsbereiche von dieser Technologie profitieren. Erst kürzlich wurde eine solche Prüfeinheit erfolgreich in eine Drehtisch-Fertigungslinie eingebaut, bei der die einzelnen Produktionsschritte über einen Kreisförderer miteinander verknüpft sind.
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