Wie automatisierte Prüfungen die Zuverlässigkeit mechatronischer Mobilitätskomponenten verbessern

Moderne Mobilitätskomponenten verbinden zunehmend mechanische Strukturen mit Sensoren, Elektronik, Aktuatoren, Embedded Software und digitalen Kommunikationsschnittstellen. Diese Integration ermöglicht innovative Fahrzeugfunktionen, stellt Hersteller jedoch vor neue Herausforderungen in der Fertigung und Qualitätssicherung.

Eine Komponente kann mechanisch korrekt montiert sein und dennoch aufgrund einer fehlerhaften elektrischen Verbindung, eines falschen Softwarestands, einer ungenauen Sensorkalibrierung oder eines unerwarteten Zusammenspiels einzelner Funktionen ausfallen. Eine rein optische Inspektion kann nicht alle diese Abweichungen erkennen.

Automatisierte Prüfungen ermöglichen es Herstellern, das vollständige mechatronische System unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen zu bewerten. Einzelne Merkmale lassen sich bereits während der Montage prüfen. Am Ende der Produktionslinie kann eine End-of-Line-Prüfung die Funktion des fertigen Produkts bestätigen und alle relevanten Ergebnisse mit seinem Fertigungsdatensatz verknüpfen.

Werden Prüfprozesse konsequent in die Produktion integriert, lassen sich Abweichungen früher erkennen, einheitliche Akzeptanzkriterien anwenden und wertvolle Daten zur Verbesserung der Produkt- und Prozesszuverlässigkeit gewinnen.

Warum mechatronische Mobilitätskomponenten eine integrierte Prüfstrategie benötigen

Mechatronische Mobilitätsprodukte vereinen unterschiedliche technische Disziplinen in einer Komponente oder einem Subsystem. Typische Beispiele sind:

• Lenkungs- und Bremsaktuatoren
• Radar- und LiDAR-Sensoren
• Elektronische Ventilaktuatoren
• Elektromotoren und Antriebskomponenten
• Thermomanagementmodule
• Pumpen und Ventile
• Leistungselektronische Komponenten
• Hochvolt-Steckverbinder und Baugruppen
• Elektronische Steuergeräte
• Positions-, Druck- und Drehmomentsensoren

Die Zuverlässigkeit dieser Produkte hängt nicht nur von der Qualität ihrer Einzelteile ab. Auch die mechanischen, elektrischen und softwarebasierten Funktionen müssen korrekt miteinander interagieren.

Ein Positionssensor kann beispielsweise ein Signal erzeugen. Dieses Signal muss jedoch über den vorgesehenen Betriebsbereich hinweg präzise bleiben. Ein Aktuator kann sich bewegen, aber Kraft, Geschwindigkeit, Position und Stromaufnahme müssen innerhalb definierter Grenzen liegen. Ein elektronisches Steuergerät kann mit dem Prüfsystem kommunizieren, muss jedoch zusätzlich über den richtigen Softwarestand und Parametersatz verfügen.

Die Prüfung mechatronischer Produkte erfordert deshalb meist eine Kombination unterschiedlicher Prüfmethoden und nicht nur eine abschließende Gut- oder Schlecht-Bewertung.

Der Beitrag Automatisierung sicherheitskritischer Mobilitätskomponenten: Montage, Prüfung und Rückverfolgbarkeit gibt einen übergeordneten Einblick in das Zusammenspiel kontrollierter Montageprozesse, automatisierter Inspektionen, Funktionsprüfungen und digitaler Produktionsdaten.

Was bedeutet Zuverlässigkeit bei der Fertigung mechatronischer Komponenten?

Zuverlässigkeit bedeutet in der Produktion, dass eine Komponente ihre vorgesehenen Funktionen innerhalb der definierten Spezifikationen gleichbleibend erfüllt. Dabei reicht es nicht aus, zu bestätigen, dass das Produkt einmal unter idealen Bedingungen funktioniert.

Abhängig von der Anwendung müssen Hersteller beispielsweise folgende Eigenschaften überprüfen:

• Funktionsgenauigkeit
• Wiederholgenauigkeit
• Mechanische Integrität
• Elektrische Sicherheit
• Plausibilität der Sensorsignale
• Stabilität der Kommunikation
• Dichtigkeit
• Reaktionszeit
• Software- und Parameterstand
• Verhalten unter definierten Lastbedingungen
• Konsistenz redundanter Signale
• Einhaltung produktspezifischer Akzeptanzgrenzen

Die konkreten Prüfanforderungen sollten aus dem Produktdesign, der Risikobewertung und der Qualitätsstrategie abgeleitet werden. Der Fokus muss auf Merkmalen liegen, die einen relevanten Einfluss auf die Produktfunktion oder Sicherheit haben.

Eine automatisierte Produktionsprüfung weist nicht eigenständig die langfristige Lebensdauer oder funktionale Sicherheit eines Produkts nach. Dafür sind geeignete Entwicklungs-, Validierungs- und Lebenszyklusprozesse erforderlich. Die Produktionsprüfung bestätigt vielmehr, dass jede gefertigte Komponente die definierten Kriterien erfüllt, bevor sie weiterverarbeitet wird oder die Produktion verlässt.

Inline-Prüfung und End-of-Line-Prüfung erfüllen unterschiedliche Aufgaben

Prüfungen können an verschiedenen Stellen des Fertigungsprozesses stattfinden. Inline- und End-of-Line-Prüfungen liefern unterschiedliche, sich ergänzende Informationen.

Inline-Prüfung

Inline-Prüfungen bewerten Komponenten oder Prozessergebnisse direkt während der Montage. Dadurch lassen sich Abweichungen erkennen, bevor weitere Wertschöpfungsschritte an einem fehlerhaften Produkt durchgeführt werden.

Typische Inline-Prüfungen sind:

• Anwesenheits- und Orientierungskontrollen
• Maßprüfungen
• Kraft-Weg-Überwachung beim Fügen
• Drehmoment-Drehwinkel-Überwachung beim Schrauben
• Elektrische Durchgangsprüfungen
• Steckverbinderinspektionen
• Kontrolle der Dichtungsposition
• Inspektion von Klebstoff- oder Dosierbildern
• Zwischengeschaltete Dichtigkeitsprüfungen
• Überprüfung von Sensorsignalen

Liegt beispielsweise die Fügekraft außerhalb des definierten Prozessfensters, kann die betroffene Komponente unmittelbar gestoppt werden. Sie muss dann nicht erst die gesamte Produktionslinie durchlaufen, bevor der Fehler erkannt wird.

End-of-Line-Prüfung

Die End-of-Line-Prüfung bewertet das montierte Produkt als vollständige Funktionseinheit. Sie bestätigt, ob das Zusammenspiel der mechanischen, elektrischen und softwarebasierten Funktionen den definierten Anforderungen entspricht.

Eine typische End-of-Line-Prüfung kann folgende Schritte umfassen:

• Produktidentifikation
• Prüfung elektrischer Verbindungen
• Verifizierung des Softwarestands
• Kontrolle der Produktparameter
• Kommunikationsprüfung
• Sensorkalibrierung
• Prüfung der Aktuatorfunktion
• Funktionale Messungen
• Dichtigkeits- oder Druckprüfung
• Bewertung anhand produktspezifischer Grenzwerte
• Speicherung der Prüfergebnisse
• Produktfreigabe oder kontrollierte Ausschleusung

Inline-Prüfungen geben Aufschluss über einzelne Prozessschritte. Die End-of-Line-Prüfung bestätigt dagegen die Funktion des fertigen Produkts. Werden beide Ebenen kombiniert, entsteht eine umfassendere Qualitätsstrategie, als es mit nur einer der beiden Prüfarten möglich wäre.

Welche automatisierten Prüfverfahren kommen bei mechatronischen Mobilitätskomponenten zum Einsatz?

Die geeigneten Prüfmethoden hängen von der Architektur und der vorgesehenen Funktion der Komponente ab. Ein Prüfsystem kann mehrere physikalische und digitale Messprinzipien innerhalb eines Prüfablaufs kombinieren.

Elektrische Prüfung

Elektrische Prüfungen verifizieren, ob Stromkreise, Steckverbindungen und elektronische Bauteile korrekt montiert wurden.

Je nach Produkt kann das System folgende Eigenschaften prüfen:

• Durchgang
• Widerstand
• Isolation
• Stromaufnahme
• Spannungspegel
• Masseverbindungen
• Pinbelegung
• Kurzschlüsse
• Hochvolt-Funktion

Elektrische Prüfungen können Fehler erkennen, die von außen nicht sichtbar sind. Dazu gehören unvollständige Kontakte, beschädigte Verbindungen oder falsch positionierte leitfähige Komponenten.

Bei einer konkreten Anwendung integrierte die HAHN Automation Group Hochvolt-, Positions- und Dichtigkeitsprüfungen in eine vollautomatische Produktionslinie für Elektrofahrzeugkomponenten. Durch die Kombination der unterschiedlichen Prüfmethoden konnten mehrere qualitätskritische Merkmale der Hochvolt-Batteriesteckplatten innerhalb des Produktionsprozesses kontrolliert werden.

Funktionsprüfung

Eine Funktionsprüfung stellt fest, ob das montierte Produkt seine vorgesehene Aufgabe korrekt ausführt.

Bei einem Aktuator kann das Prüfsystem einen definierten Befehl auslösen und anschließend folgende Werte messen:

• Position
• Verfahrweg
• Kraft
• Drehmoment
• Geschwindigkeit
• Reaktionszeit
• Motorstrom
• Bewegungsprofil
• Wiederholgenauigkeit

Die Prüfung sollte die relevanten Betriebsbedingungen so realitätsnah abbilden, wie es die Produktionsumgebung und die verfügbare Taktzeit erlauben. Ziel ist es, funktionale Abweichungen zuverlässig zu erkennen, ohne die Komplexität des Prüfprozesses unnötig zu erhöhen.

Dieses Prinzip setzte die HAHN Automation Group bei der automatisierten Montage elektronischer Ventilaktuatoren um. Die Lösung verbindet Spritzgießen, Präzisionsmontage, unterschiedliche Fügeverfahren und eine effiziente End-of-Line-Prüfung in einem skalierbaren Produktionskonzept.

Sensorprüfung und Kalibrierung

Sensoren wandeln physikalische Größen in elektrische oder digitale Signale um. Ihre Leistungsfähigkeit kann durch Bauteiltoleranzen, die Montageposition, Umwelteinflüsse oder eine fehlerhafte Kalibrierung beeinträchtigt werden.

Eine automatisierte Sensorprüfung kann folgende Schritte beinhalten:

• Nullpunktprüfung
• Prüfung des Signalbereichs
• Linearitätsmessung
• Genauigkeitsprüfung
• Plausibilitätskontrolle
• Offset-Korrektur
• Kalibrierung
• Vergleich redundanter Signale

Die Prüfanlage erzeugt definierte physikalische Eingangsgrößen und vergleicht das Sensorsignal mit den erwarteten Werten. Abhängig vom Produkt können die ermittelten Kalibrierparameter anschließend auf die Komponente geschrieben und im zugehörigen Fertigungsdatensatz gespeichert werden.

Kommunikationsprüfung

Vernetzte Mobilitätskomponenten tauschen Informationen über digitale Kommunikationsnetzwerke aus. Eine mechanisch funktionierende Komponente ist dennoch ungeeignet, wenn Nachrichten fehlen, verspätet übertragen werden oder ein falsches Format besitzen.

Automatisierte Kommunikationsprüfungen können unter anderem folgende Punkte kontrollieren:

• Geräteidentifikation
• Netzwerkerreichbarkeit
• Nachrichtenübertragung
• Signalplausibilität
• Diagnosefunktionen
• Kommunikationstiming
• Fehlercodes
• Parameterstatus
• Software- und Firmwarestände

Abhängig von der Produktarchitektur kann die Kommunikation über CAN, CAN FD, LIN, Automotive Ethernet oder andere kundenspezifische Schnittstellen erfolgen.

Dichtigkeits-, Druck- und Durchflussprüfung

Komponenten, die Luft, Kühlmittel, Öl oder andere Medien führen, benötigen zuverlässige Dichtungen und definierte Durchflusseigenschaften.

Automatisierte Prüfungen können folgende Werte erfassen:

• Druckverlust
• Leckagerate
• Durchflussmenge
• Druckaufbau
• Öffnungsverhalten von Ventilen
• Reaktion auf definierte Druckstufen

Stabile Spannvorrichtungen, geeignete Dichtschnittstellen und kontrollierte Prüfbedingungen sind dabei entscheidend. Temperaturschwankungen, instabile Aufnahmen oder fehlerhafte Anschlüsse können die Messergebnisse beeinflussen.

Optische Inspektion und Maßprüfung

Bildverarbeitungs- und Messsysteme überprüfen Merkmale, die sich auf die spätere Produktfunktion auswirken können.

Dazu gehören beispielsweise:

• Anwesenheit von Komponenten
• Position und Orientierung
• Steckverbindergeometrie
• Position von Dichtungen
• Oberflächenzustand
• Vollständigkeit der Montage
• Kritische Abmessungen
• Qualität von Kennzeichnungen

Optische Prüfungen sind besonders effektiv, wenn sie unmittelbar nach dem relevanten Montageschritt erfolgen. Abweichungen lassen sich dann leichter ihrer wahrscheinlichen Ursache zuordnen.

Wie automatisierte Prüfungen die Zuverlässigkeit verbessern

Der wesentliche Vorteil automatisierter Prüfungen liegt nicht allein darin, dass Maschinen schneller testen können. Automatisierung macht den Prüfprozess auch konsistenter, messbarer und besser mit der Produktion vernetzbar.

Reproduzierbare Prüfbedingungen

Manuelle Prüfprozesse können durch Unterschiede bei Handhabung, Timing, Positionierung oder Interpretation beeinflusst werden. Automatisierte Prüfsysteme wenden bei jedem Produkt die gleiche Reihenfolge, Belastung, Messeinstellung und Bewertungslogik an.

Dadurch steigt die Vergleichbarkeit der Prüfergebnisse. Gleichzeitig sinkt die Streuung, die durch den Prüfprozess selbst verursacht wird.

Einheitliche Akzeptanzkriterien

Automatisierte Systeme vergleichen Messwerte mit vordefinierten Grenzwerten. Alle Produkte werden unabhängig von Schicht, Bedienperson oder Produktionsstandort nach denselben Kriterien bewertet.

Komplexere Auswertungen können unter anderem berücksichtigen:

• Minimal- und Maximalwerte
• Kennlinien
• Beziehungen zwischen verschiedenen Signalen
• Dynamisches Antwortverhalten
• Mehrere Messpunkte
• Produktspezifische Grenzwerte
• Plausibilität unterschiedlicher Signale

Diese Auswertungen liefern mehr Informationen als ein einzelner Endwert. Dadurch können auch Produkte erkannt werden, die einen Test technisch abschließen, sich während des Prüfablaufs jedoch ungewöhnlich verhalten.

Erkennung verborgener Montagefehler

Bestimmte Montageabweichungen werden erst sichtbar, wenn das Produkt in Betrieb genommen wird. Eine falsch sitzende Komponente, erhöhte Reibung oder ein schwacher elektrischer Kontakt lassen sich möglicherweise nicht durch eine optische Inspektion erkennen.

Eine Funktionsprüfung kann solche Fehler aufdecken, indem sie das Verhalten des vollständigen Systems unter definierten Bedingungen bewertet.

Verifizierung des Zusammenspiels einzelner Komponenten

Die Zuverlässigkeit eines mechatronischen Produkts hängt vom Zusammenspiel von Mechanik, Elektronik und Software ab. Automatisierte Prüfsysteme können das Produkt aktivieren, mehrere Signale gleichzeitig erfassen und überprüfen, ob die einzelnen Funktionen konsistent zusammenarbeiten.

Dies ist insbesondere bei Systemen mit Sensoren, Aktuatoren und Steuerungselektronik entscheidend. Ein korrektes Einzelsignal bedeutet nicht automatisch, dass die gesamte Funktionskette ordnungsgemäß arbeitet.

Schnelleres Feedback an die Produktion

Ist die Prüftechnik mit dem Produktionssystem verbunden, können Abweichungen unmittelbar Hinweise auf vorgelagerte Prozesse liefern.

Beginnen sich Prüfergebnisse zu verändern, können Hersteller mögliche Zusammenhänge mit folgenden Faktoren untersuchen:

• Montageparametern
• Werkzeugverschleiß
• Materialchargen
• Bauteiltoleranzen
• Softwareständen
• Produktvarianten
• Einzelnen Maschinen oder Stationen

Die Prüfung wird dadurch von einem abschließenden Qualitätstor zu einer Informationsquelle für Prozesssteuerung und kontinuierliche Verbesserung.

Warum eine 100-Prozent-Prüfung bei sicherheitsrelevanten Funktionen erforderlich sein kann

Stichproben liefern wertvolle Informationen über die Stabilität eines Produktionsprozesses. Sie bestätigen jedoch nicht die Funktion jedes einzelnen Produkts.

Bei Komponenten mit sicherheitsrelevanten oder besonders qualitätskritischen Funktionen können Hersteller deshalb für ausgewählte Merkmale eine 100-Prozent-Prüfung vorsehen. Jede gefertigte Einheit durchläuft denselben automatisierten Prüfablauf und erhält ein individuelles Ergebnis.

Steer-by-Wire-Systeme verdeutlichen, warum dies erforderlich sein kann. Ihre Funktion basiert auf dem koordinierten Zusammenspiel von Sensoren, elektronischen Steuerungen, Kommunikationsschnittstellen und Aktuatoren. Jede montierte Einheit muss daher entsprechend der festgelegten Prüfstrategie bewertet werden.

Der Artikel Warum die End-of-Line-Prüfung für Steer-by-Wire-Systeme unverzichtbar ist betrachtet die relevanten Sensor-, Aktuator-, Kommunikations- und Softwareprüfungen ausführlicher.

Die Entscheidung für eine 100-Prozent-Prüfung muss sich immer an den Produktanforderungen und der Risikobewertung orientieren. Gleichzeitig ist klar zu unterscheiden, welche Funktionen innerhalb der Produktion geprüft werden können und welche eine separate Designvalidierung oder Lebensdauerprüfung erfordern.

Hochleistungssensoren unter kontrollierten Bedingungen prüfen

Radar- und LiDAR-Sensoren stellen besondere Anforderungen an die Fertigung. Ihre Leistungsfähigkeit hängt vom präzisen Zusammenspiel elektronischer Komponenten, optischer oder hochfrequenzrelevanter Elemente, Gehäuse, Software und Kalibrierdaten ab.

Schon geringe Abweichungen bei der Bauteilposition oder den Materialeigenschaften können das Sensorsignal beeinflussen. Die Produktionsprüfung muss deshalb möglicherweise mehr als die grundlegende elektrische Funktion bewerten.

Eine Prüfstrategie für Radarsensoren kann folgende Prozesse umfassen:

• Elektrische Prüfung
• Software-Flashing
• Parameterkontrolle
• Kalibrierung
• Kommunikationsprüfung
• Bewertung der Signalqualität
• Zielsimulation
• Dokumentation von Prüf- und Kalibrierdaten

Die HAHN Automation Group entwickelt skalierbare Produktionskonzepte für die hochpräzise Montage und End-of-Line-Prüfung von Automotive-Radarsensoren. Der Ansatz verbindet die kontrollierte Montage hochfrequenzsensibler Komponenten mit Kalibrierung, Flashing, Rückverfolgbarkeit und kundenspezifischen EOLT-Konzepten.

Das Beispiel zeigt, warum die Prüfstrategie bereits frühzeitig in der Produkt- und Produktionsentwicklung berücksichtigt werden sollte. Produktgeometrie, Schnittstellen, Handhabungskonzept und verfügbare Taktzeit beeinflussen, wie zuverlässig sich ein Sensor unter Produktionsbedingungen prüfen lässt.

Prüfdaten liefern mehr als ein Gut- oder Schlecht-Ergebnis

Eine Prüfstation kann ein Produkt als akzeptiert oder fehlerhaft klassifizieren. Der größere Wert liegt jedoch in den zugrunde liegenden Messdaten.

Ein strukturierter Prüfdatensatz kann folgende Informationen enthalten:

• Seriennummer des Produkts
• Produkttyp und Variante
• Identifikation der Prüfstation
• Datum und Zeitstempel
• Software- und Parameterstände
• Version des Prüfablaufs
• Messwerte
• Akzeptanzgrenzen
• Kalibrierergebnisse
• Fehlercodes
• Abschließender Prüfstatus
• Informationen zu Nacharbeiten
• Freigabeentscheidung

Werden diese Ergebnisse mit vorgelagerten Montage- und Inspektionsdaten verknüpft, entsteht eine vollständige Produkthistorie. Hersteller können dann nicht nur nachvollziehen, ob ein Produkt die Prüfung nicht bestanden hat, sondern auch untersuchen, welche Fertigungsbedingungen zu dem Ergebnis beigetragen haben könnten.

Wiederkehrende Abweichungen lassen sich beispielsweise einer bestimmten Komponentencharge, einem Werkzeug, einer Kavität, einer Montagestation oder einem Parametersatz zuordnen. Ohne miteinander verknüpfte Produkt-, Prozess- und Prüfdaten sind solche Muster deutlich schwerer zu erkennen.

Prüfergebnisse für die Prozessoptimierung nutzen

Automatisierte Prüfungen erzeugen konsistente Daten über große Produktionsmengen hinweg. Werden diese Informationen strukturiert erfasst und ausgewertet, können sie die kontinuierliche Prozessverbesserung unterstützen.

Prozessdrift frühzeitig erkennen

Ein Produkt kann eine Prüfung noch bestehen, obwohl sich bestimmte Messwerte schrittweise einer Akzeptanzgrenze annähern. Die Überwachung solcher Trends kann Veränderungen sichtbar machen, bevor daraus fehlerhafte Produkte entstehen.

Mögliche Ursachen sind:

• Werkzeugverschleiß
• Sensordrift
• Veränderte Materialeigenschaften
• Verschleiß von Vorrichtungen
• Temperatureinflüsse
• Zunehmende mechanische Reibung
• Veränderungen der Bauteiltoleranzen

Produkte und Produktionsbedingungen vergleichen

Hersteller können Prüfergebnisse zwischen verschiedenen Produktionsbedingungen vergleichen:

• Produktvarianten
• Produktionslinien
• Maschinen
• Werkzeugen und Kavitäten
• Komponentenchargen
• Schichten
• Produktionsstandorten

Solche Vergleiche zeigen, ob bestimmte Bedingungen einen messbaren Einfluss auf das funktionale Ergebnis haben.

Akzeptanzgrenzen optimieren

Während der Industrialisierung und des Produktionsanlaufs können Prüfdaten dabei helfen, die normale Prozessstreuung besser zu verstehen. Auf dieser Grundlage lassen sich robuste Grenzwerte entwickeln, die relevante Abweichungen erkennen, ohne unnötige Pseudofehler zu erzeugen.

Die Akzeptanzkriterien müssen weiterhin mit der Produktspezifikation und den freigegebenen Qualitätsprozessen übereinstimmen. Produktionsdaten können die Bewertung unterstützen, dürfen jedoch nicht ohne die erforderliche technische Prüfung und Freigabe zur Änderung von Grenzwerten verwendet werden.

Ursachenanalysen unterstützen

Tritt eine Abweichung auf, können die Teams die vollständige Fertigungs- und Prüfhistorie des Produkts auswerten. Dadurch lässt sich leichter feststellen, ob das Problem mit einer Komponente, einem Montageprozess, der Software, der Kalibrierung oder der Prüftechnik selbst zusammenhängt.

Pseudofehler und unzuverlässige Prüfergebnisse vermeiden

Eine automatisierte Prüfung ist nur dann wertvoll, wenn der Prüfprozess selbst zuverlässig arbeitet. Eine ungeeignete Prüfanlage kann konforme Produkte fälschlicherweise ablehnen oder fehlerhafte Produkte freigeben.

Ein robustes Prüfkonzept sollte deshalb folgende Faktoren berücksichtigen:

• Messmittelfähigkeit
• Wiederholgenauigkeit der Vorrichtungen
• Produktpositionierung
• Kalibrierung der Prüftechnik
• Sensorgenauigkeit
• Umwelteinflüsse
• Qualität elektrischer Kontakte
• Dichtschnittstellen
• Referenzteile
• Validierung des Prüfablaufs
• Fehlerbehandlung
• Wartungs- und Kalibrierintervalle

Das Prüfsystem muss außerdem zwischen einem Produktfehler und einer anlagenbedingten Unterbrechung unterscheiden können. Ein fehlerhafter Kontakt, eine instabile Vorrichtung oder eine unterbrochene Kommunikationsverbindung sollte nicht automatisch als Produktfehler bewertet werden.

Referenzprodukte, automatische Selbstprüfungen und kontrollierte Kalibrierverfahren tragen dazu bei, die dauerhafte Leistungsfähigkeit der Prüftechnik zu überwachen.

Prüftechnik auf die Produktionstaktzeit abstimmen

Ein technisch umfassender Prüfablauf eignet sich nicht automatisch für die Serienproduktion. Das System muss die erforderliche Prüfabdeckung innerhalb der verfügbaren Taktzeit erreichen.

Hersteller können diese Herausforderung unter anderem durch folgende Maßnahmen lösen:

• Parallele Prüfungen
• Mehrere Prüfnester
• Aufteilung in Inline- und End-of-Line-Prüfungen
• Frühzeitige elektrische Vorprüfungen
• Optimierte Datenerfassung
• Automatisiertes Kontaktieren der Produkte
• Effizientes Be- und Entladen
• Pufferkonzepte
• Risikobasierte Prüfabläufe

Das Ziel besteht nicht darin, jeden einzelnen Prüfschritt maximal zu verkürzen. Die Prüfungen sollten sinnvoll über den Fertigungsprozess verteilt werden, damit kritische Abweichungen an der jeweils geeigneten Stelle erkannt werden.

Die von der HAHN Automation Group entwickelte Produktionslösung für elektronische Ventilaktuatoren zeigt, wie sich die End-of-Line-Prüfung optimieren lässt, ohne die Prüfabdeckung zu reduzieren. Das vollständige Produktionskonzept erreicht eine Taktzeit von 5,5 Sekunden pro Komponente und unterstützt zugleich eine skalierbare Fertigung.

Das Prüfkonzept frühzeitig planen

Automatisierte Prüftechnik sollte nicht erst ergänzt werden, nachdem die Montageanlage bereits vollständig konzipiert wurde. Produkt-, Produktions- und Prüfkonzept beeinflussen sich gegenseitig.

Während der Konzeptionsphase sollten unter anderem folgende Fragen geklärt werden:

• Welche Produktfunktionen müssen geprüft werden?
• Welche Merkmale sind sicherheits- oder qualitätskritisch?
• Welche Kontrollen sollten inline stattfinden?
• Welche Funktionen erfordern eine End-of-Line-Prüfung?
• Ist eine 100-Prozent-Prüfung erforderlich?
• Welche physikalischen Belastungen oder Betriebsbedingungen müssen nachgebildet werden?
• Wie kann die Prüfanlage auf das Produkt zugreifen?
• Welche Software- und Kommunikationsschnittstellen werden benötigt?
• Wie viel Prüfzeit steht zur Verfügung?
• Welche Messwerte müssen gespeichert werden?
• Wie werden fehlerhafte und unterbrochene Prüfungen behandelt?
• Wie wird die Prüftechnik kalibriert und überwacht?
• Welche Produktvarianten muss das System unterstützen?
• Wie lassen sich zukünftige Anforderungen integrieren?

Eine frühzeitige Zusammenarbeit zwischen Produktentwicklung, Prüftechnik, Manufacturing Engineering, Qualitätsmanagement, IT und Automatisierungsexperten trägt dazu bei, dass das Prüfkonzept sowohl die technischen Anforderungen als auch eine wirtschaftliche Produktion unterstützt.

Fazit

Die Zuverlässigkeit mechatronischer Mobilitätskomponenten hängt vom korrekten Zusammenspiel von Mechanik, Elektronik, Sensoren, Aktuatoren, Software und Kommunikationsschnittstellen ab. Keine einzelne Inspektionsmethode kann alle diese Elemente vollständig bewerten.

Automatisierte Prüfungen schaffen reproduzierbare Prüfbedingungen, einheitliche Akzeptanzkriterien und eine strukturierte Datenerfassung. Inline-Prüfungen erkennen Abweichungen bereits während der Montage, während die End-of-Line-Prüfung die Funktion des fertigen Produkts verifiziert.

Werden die Prüfergebnisse mit den vorgelagerten Prozessdaten verknüpft, erhalten Hersteller mehr als eine abschließende Qualitätsentscheidung. Sie können Prozessdrift frühzeitig erkennen, Abweichungen untersuchen, unterschiedliche Produktionsbedingungen vergleichen und die Stabilität ihrer Fertigungsprozesse kontinuierlich verbessern.

Eine erfolgreiche Prüfstrategie beginnt deshalb lange vor der Konstruktion der eigentlichen Prüfstation. Sie definiert, welche Funktionen geprüft werden müssen, an welcher Stelle die jeweilige Prüfung erfolgen sollte und wie die entstehenden Daten die Produktqualität während der gesamten Produktion unterstützen.

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Der Beitrag Automatisierung sicherheitskritischer Mobilitätskomponenten: Montage, Prüfung und Rückverfolgbarkeit zeigt, wie kontrollierte Fertigungsprozesse und verknüpfte Qualitätsdaten die Produktion komplexer Mobilitätssysteme unterstützen.

Einen anwendungsspezifischen Einblick bietet der Artikel Warum die End-of-Line-Prüfung für Steer-by-Wire-Systeme unverzichtbar ist.

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