Die Gläserne Manufaktur in Dresden ist die Geburtsstätte eines jeden VW Phaeton. Das futuristisch anmutende Werk erledigt die Endmontage des Fahrzeugs und nimmt die so genannte "Hochzeit" vor, das Verbinden der Phaeton-Karosserie mit dem vormontierten Fahrwerk inklusive Motor.
Fertigungsmesstechnik: Schweizer Präzision beim VW Phaeton
Leica Laser Tracker überprüfen Passgenauigkeit der Bauteile und Anlagetechnik
Dass für Volkswagens Oberklasse-Wagen eine maximale Fertigungsqualität unabdingbar ist, liegt auf der Hand. Jedes Bauteil muss perfekt sitzen, jede zur Montage nötige Anlage muss exakt kalibriert und justiert sein. So machte sich Frank Herold, Leiter der Abteilung Messwesen, auf die Suche nach einem adäquaten Messsystem. Dieses sollte die erforderlichen Genauigkeiten gewährleisten, gleichzeitig aber auch höchst wirtschaftlich arbeiten. Nach der Sichtung verschiedener Optionen kam nur noch ein System in Frage: der Leica Laser Tracker inklusive kabellosem Handtaster Leica T-Probe.
Anforderungen an die Fertigungsmesstechnik
Mit dem Phaeton erhebt Volkswagen den Anspruch, das am passgenauesten montierte Fahrzeug seiner Klasse herzustellen. Deshalb findet nicht nur eine Eingangsinspektion der vormontierten Module und Baugruppen statt, zum Beispiel der Instrumententafel oder der Rohbautür. Genauso wichtig ist im Nachgang die Messung der Spaltbreite zwischen den einzelnen Bauteilen am und im Komplettfahrzeug. So wird beispielsweise die Position der Türinnenverkleidung vermessen. Auch die Spaltmaße der Tür selbst sind von Bedeutung, denn nur wenn diese innerhalb des Toleranzbereichs liegen, wird der beabsichtigte Klang beim Schließen der Tür erzeugt.
Bis zu der Anschaffung des Leica Laser Trackers mit T-Probe war das Vermessen der Komplettfahrzeuge ein aufwändiges Unterfangen. Die Analysefahrzeuge mussten zu einem Großmessraum mit konventionellen Koordinatenmessmaschinen transportiert werden, der außerhalb der Gläsernen Manufaktur in einem anderen Stadtteil von Dresden liegt. Fand der Transport bei schlechten Wetterbedingungen statt, kamen zu der Transportzeit zusätzlich lange Trockenzeiten.
Die Lösung ist ein Messraum direkt auf dem Gelände der Gläsernen Manufaktur. Die Vorgaben für dessen Ausrüstung mit Fertigungsmesstechnik waren klar. Frank Herold erinnert sich: "Wir wollten ein vielseitiges Messsystem, das zugleich die zur Messung eines Komplettfahrzeugs benötigte Zeit deutlich senken würde. Natürlich musste dieses System auch unseren strengen Anforderungen an Präzision, Stabilität und Qualität genügen." Um weitere Einspareffekte zu erzielen, sollte das neue Messsystem zudem die Kalibrierung und Justierung der Anlagenausstattung in der Fertigung übernehmen. Auf die bis dahin üblicherweise eingesetzten Einstellmeister wollte man in Zukunft verzichten.
Die Anschaffung eines stationären KMGs für den neuen Messraum war aufgrund des begrenzten Platzes keine Option. Ein mobiles System musste her, das zum Fahrzeug bzw. zu den Anlagen transportiert werden kann. Das einzige System, was alle Anforderungen der Gläsernen Manufaktur erfüllte, war der Leica Laser Tracker, eine mobile Koordinatenmessmaschine, in Verbindung mit dem Handtaster Leica T-Probe.
Revolutionäre Fertigungsmesstechnik: Weltweit erster Doppeltracker
In der Planungsphase kam die Idee auf, zur Messung von Komplettfahrzeugen gleich zwei Leica Laser Tracker Systeme anzuschaffen, die gleichzeitig in demselben Koordinatensystem arbeiten sollten. Eines zur Inspektion der linken Seite und der Fahrzeugfront, das zweite für die rechte Seite und das Heck. Diese Kombination brächte die optimale Zeitersparnis mit sich.
Die Umsetzung dieser Idee übernahm die Braunschweiger AICON 3D Systems GmbH, die den Leica Laser Tracker vertreibt und dessen Installation und Betreuung vor Ort verantwortet. Thomas Nickel von AICON berichtet: "Wir haben den weltweit ersten Leica Laser Tracker "Doublet" zum Leben erweckt. Da beide Systeme über einen gemeinsamen PC unter Metrolog XG for Leica gesteuert werden und ein gemeinsames Koordinatensystem nutzen, können die Datensätze mit beiden Messgeräten ausgetauscht werden. Somit ist der Doppeltracker in der Lage, ein stationäres Doppelständer-Koordinatenmessgerät zu ersetzen. Das ist einmalig."
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip des Doppeltrackers ist simpel: Um die zwei Leica Laser Tracker in ein gemeinsames Maschinen-Koordinatensystem zu bringen, werden um das Fahrzeug herum sechs Orientierungspunkte (OP) markiert und für beide Laser Tracker mit dem Corner Cube Reflector (CCR) gemessen. Im Anschluss wird mit Hilfe der Leica T-Probe das Maschinen-Koordinatensystem in das Fahrzeug-Koordinatensystem gebracht. Dabei wird das Analysefahrzeug analog zu einem stationären KMG nach dem Referenzpunktsystem (RPS) des Unterbaus ausgerichtet. So ist das Team in der Lage, sofort eine Analyse des kompletten Fahrzeugs durchzuführen, ohne dass der Leica Laser Tracker in eine neue Position gebracht werden muss. Aber nicht nur die vier Seiten des Phaeton sind auf diese Weise schnell zu vermessen, auch schwer erreichbare Punkte, zum Beispiel im Motorraum oder am Unterboden des Fahrzeugs, lassen sich im Nu überprüfen.
Dazu müssen die relevanten Punkte lediglich mit der Leica T-Probe angetastet werden. Dass Messpunkte dabei unter Umständen nicht im Sichtbereich des Leica Laser Tracker liegen, ist völlig unproblematisch, solange der Leica Laser Tracker und die T-Probe in Sichtkontakt sind.
Die Vorteile der Doppeltracker-Methode wurden sofort sichtbar. Frank Herold berichtet: "Durch den Einsatz zweier Leica Systeme ist es uns gelungen, die zur Überprüfung eines Fahrzeugs erforderliche Zeit um mindestens vier bis fünf Stunden zu senken. Dabei ist die Messgenauigkeit enorm. Wir haben eine Verbesserung um mindestens zwei Zehntel registriert." Mit der Leica T-Probe liegt die Messunsicherheit von Raumlängen bis 8,50m bei 0,060mm (2σ).
Einsparung von Zeit und Fläche mithilfe moderner Fertigungsmesstechnik
Zusätzlich entfällt der gesamte Aufwand, der früher für die Pflege und Anpassung der Einstellmeister für die stationäre Anlagetechnik benötigt wurde. Auch Lagerflächen sind nicht mehr erforderlich. Beispielsweise nutzt die Gläserne Manufaktur den Leica Laser Tracker, um turnusmäßig den Achsen-Einstellstand (ALS-Stand) zu kalibrieren. Die vier Radaufsetzpunkte müssen am sogenannten Rolling Master exakt eine Ebene bilden, um korrekte Messergebnisse zu erhalten. Hier werden unter anderem Spur und Sturz ermittelt. Die Prüfung des Niveaus der Auflagerollen übernimmt nun der Leica Laser Tracker. Dieser Vorgang dauert nur 45 Minuten. Genauso wird der Leica Laser Tracker eingesetzt, um die halbjährlich nötige Überprüfung der zehn Montage-Einfahrrahmen vorzunehmen.
