Hinweis: Das Beitragsbild wurde mit künstlicher Intelligenz erzeugt.
Fehlerhafte Bauteile aus Stanz- und Umformprozessen entstehen oft nicht plötzlich, sondern schleichend. Werkzeugverschleiß, Materialanhaftungen oder Abrasion verändern die Bauteiloberfläche über viele Hübe hinweg. Wer das erst bei der nachgelagerten Qualitätskontrolle bemerkt, hat bereits einen erheblichen Ausschussanteil produziert. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD hat dafür das System Inform-QC entwickelt. Es prüft die Oberfläche umgeformter Bauteile inline, also direkt im Fertigungstakt.
Photometric Stereo als technische Basis
Inform-QC nutzt das Verfahren Photometric Stereo. Dabei wird das Bauteil aus mehreren Richtungen beleuchtet und gleichzeitig kamerabasiert aufgenommen. Aus den so gewonnenen Bildern berechnet das System eine digitale Darstellung der Oberflächentopografie. Diese wird mit einer hinterlegten Referenz verglichen. Abweichungen lassen sich konkreten Prozessstufen oder Werkzeugkomponenten zuordnen.
Das System arbeitet bei Produktionsgeschwindigkeiten von bis zu 400 Hüben pro Minute, ohne den Fertigungstakt zu unterbrechen. Eine externe Prüfstation entfällt, weil sich Inform-QC direkt in eine freie Station eines Folgeverbundwerkzeugs integrieren lässt.
Früherkennung statt Nachkontrolle
Der Nutzen liegt vor allem in der zeitlichen Verschiebung der Fehlerdetektion. Wer Veränderungen an der Bauteiloberfläche erkennt, bevor ein Werkzeug vollständig verschlissen ist, kann den Produktionsprozess gezielt unterbrechen oder anpassen. Das reduziert Ausschuss und senkt den ungeplanten Instandhaltungsaufwand.
Die kontinuierlich erfassten Oberflächendaten bilden eine Grundlage für zustandsorientierte Wartung. Gemeint ist eine Strategie, bei der Wartungsintervalle nicht nach festen Zeitplänen, sondern nach dem tatsächlichen Zustand des Werkzeugs festgelegt werden. Eine prädiktive Instandhaltung auf Basis von Mustererkennung in den Messdaten ist perspektivisch möglich.
Das Verfahren lässt sich laut Fraunhofer IGD grundsätzlich auf Stanz-, Tiefzieh- und weitere Umformprozesse übertragen. Für Betriebe mit hohen Stückzahlen und engen Toleranzen ist das relevant.
Offene Frage: Geschmierte Oberflächen
Die bisherigen Arbeiten des Fraunhofer IGD konzentrierten sich auf trockene Metalloberflächen. In der industriellen Praxis werden Metallbänder jedoch überwiegend geschmiert. Der Schmierstofffilm verändert die optischen Reflexionseigenschaften der Oberfläche erheblich. Das stellt kamerabasierte Analysemethoden vor andere Anforderungen als blanke Metalloberflächen.
Das Institut hat dazu ein Folgeprojekt gestartet. Untersucht wird, wie der Einfluss des Schmierstofffilms bei der Digitalisierung und Qualitätsanalyse berücksichtigt oder genutzt werden kann. Solange dieses Projekt keine gesicherten Ergebnisse liefert, ist die praktische Einsatzbreite des Systems begrenzt. Wer Umformprozesse mit Schmierstoffbetrieb betreibt, sollte die Ergebnisse dieser Forschungsarbeiten abwarten.
Einordnung für Produktions- und Einkaufsverantwortliche
Inline-Qualitätskontrolle ist kein neues Konzept. Systeme zur µm-genauen Inline-Messung, etwa für Lagergassen und Rundheit an Nockenwellenrahmen, sind in der Motorenfertigung bereits etabliert. Auch das Fraunhofer LBF arbeitet an der Inline-Detektion von Qualitätsabweichungen und Materialfehlern zur vorausschauenden Wartung.
Inform-QC ergänzt dieses Feld mit einem Ansatz, der speziell auf schnelllaufende Umformprozesse und den Zusammenhang zwischen Bauteiloberfläche und Werkzeugzustand ausgerichtet ist. Für Betriebe, die bisher auf Stichprobenprüfung oder nachgelagerte Vollkontrolle setzen, wäre eine prozessparallele Lösung dieser Art eine strukturelle Veränderung in der Qualitätssicherung.
Fazit
Inform-QC ist ein Forschungssystem, kein Serienprodukt. Der Ansatz, Werkzeugverschleiß über die Bauteiloberfläche inline zu detektieren, ist technisch nachvollziehbar und für die Stanzbranche relevant. Die Begrenzung auf trockene Oberflächen schränkt den sofortigen Einsatzbereich ein. Produktionsverantwortliche in der Umformtechnik sollten den Fortschritt des Folgeprojekts beobachten. Wer bereits heute Bedarf an inline-fähiger Qualitätssicherung hat, findet beim Fraunhofer IGD einen konkreten Ausgangspunkt.
