Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser

Von: Udo Foerster
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Hochtechnisch und hochsensibel
Hochtechnisch und hochsensibel: Ein Industrieroboter zur Qualitätskontrolle von Komponenten aus Kohlenstofffasern, entwickelt am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen.

Aachen. Die Sonde am Arm des Industrieroboters erinnert an eine umgedrehte Salatschüssel. Aus ihrem Innerem fällt Licht auf ein Werkstück. Eine Kamera am Schüsselboden zeichnet die Oberflächenstrukturen des Bauteils auf und sendet die Bildsignale zur Verarbeitung an einen angeschlossenen Rechner.

Identifiziert das System Risse oder Unebenheiten auf dem Material, erfolgt eine Rückmeldung an den Produktionsprozess. Ein Mensch muss nun entscheiden, wie es weitergehen soll. Ist der Fehler korrigierbar oder sollte das Bauteil komplett aus dem Verkehr gezogen werden?

Kompetenzzentrum „i3ac”

Im Einsatz ist dieses Verfahren bei Unternehmen der Luft- und Raumfahrtindustrie und dient zur Qualitätskontrolle von Komponenten aus Kohlenstofffasern. Um ein vielfaches härter, leichter und belastbarer als Aluminium, bilden sie das Skelett hoch moderner Verkehrsflugzeuge.

Das System wurde am Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen entwickelt und wird seit kurzem auch für die Inspektion von Kohlenstofffaserbauteilen im Automobilbau qualifiziert. „Damit können wir einen wichtigen Beitrag dazu leisten, dass Flugzeuge und Pkw immer sicherer, umweltfreundlicher und wirtschaftlich leistungsfähiger werden”, sagt Björn Eric Damm, in dessen Forschungsgruppe das System entwickelt wurde.

Der 34-jährige Diplom-Ingenieur ist zugleich Geschäftsführer des am WZL angesiedelten „i3ac Interdisciplinary Imaging & Vision Institute”. Das anerkannte Kompetenzzentrum repräsentiert sieben Institute der RWTH, drei der FH Aachen sowie zwei des Forschungszentrums Jülich.

Deren Thema sind „Bildgebung, Bildverarbeitung und Visualisierung”; sie entwickeln Methoden und Verfahren für Wissenschaft, Medizin und Industrie. „i3ac” - die Bezeichnung steht für „Interdisziplinäre Zusammenarbeit in der Wirtschaftsregion Aachen” - hat die Aufgabe, Kooperationen mit Partnern aus der Wirtschaft zu initiieren.

Großes Spektrum

„Wir haben bereits zahlreiche Anfragen großer Unternehmen, die an einer Zusammenarbeit interessiert sind”, freut sich Damm. Darunter sind Automobil- und Hightech-Konzerne überwiegend aus dem süddeutschen Raum. Das Anwendungsspektrum ist gewaltig: von der Qualitätskontrolle in der Produktion über kameragestützte Fahrerassistenzsysteme, dem Einsatz von Computertomographen in Medizin und Industrie bis hin zu den präzisen Navigations- und Informationssystemen der nächsten Generation.

Da das Thema Bildgebung und -verarbeitung in der Fertigung erheblich an Bedeutung gewinnt, findet auf Initiative der IHK Aachen am 19. Juli im Super C der RWTH eine Informationsveranstaltung für Unternehmer statt. „Wir wollen konkrete Möglichkeiten aufzeigen, wie Unternehmen im Rheinland ihre Produktionsprozesse noch effizienter gestalten können”, sagt Michael F. Bayer, stellvertretender IHK-Hauptgeschäftsführer.

Neben Bayer, der die Begrüßungsrede hält, ist Prof. Robert Schmitt, Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am WZL, mit einem Vortrag vertreten. Er zählt zu den Hauptinitiatoren des „i3ac”.

„Neben den Forschungseinrichtungen gibt es in unserer Wirtschaftsregion technologieorientierte Unternehmen, die Systeme zur optischen Qualitätskontrolle für die Produktion anbieten”, sagt Bayer. Allesamt - inzwischen weltweit tätig - sind als Spin-Offs aus Hochschulen und Forschungseinrichtungen hervorgegangen. Zu ihnen zählen Pixargus, Isra Vision Parsytec und Intravis.

Parsytec: Die Geschichte des Unternehmens geht bis Mitte der 80er Jahre zurück. Ursprünglich auf den Bau von Parallelrechnern spezialisiert, übernahm die Isra Vision AG im Jahr 1997 die Mehrheit. Heute ist das Unternehmen mit rund 100 Mitarbeitern am Standort Aachen international führender Anbieter von Systemen zur Oberflächeninspektion für die Papier- und Stahlindustrie. Die Unternehmensgruppe mit Zentrale in Darmstadt befindet erzielte im vergangenen Geschäftsjahr einen Umsatz von rund 65 Millionen Euro.
Elf Millionen flossen in Forschung und Entwicklung.

In Aachen sind rund 20 Mitarbeiter kontinuierlich mit der Entwicklung neuer Systeme beschäftigt, „wobei sie auch auf die Ressourcen an anderen Isra-Standorten zugreifen können”, betont Geschäftsführer Michael H. Trunkhardt. Zahlreiche Produkte und Lösungen entwickeln die Ingenieure ebenfalls in enger Kooperation mit Kollegen aus den Forschungsabteilungen der Stahl- und Papier-Industrie. Vor wenigen Tagen erst stellte das Unternehmen mit der optischen 3D-Inspektion eine neue Generation der Oberflächenüberwachung vor, die als erste Beispielanwendung für so genannte Brammen in der Stahlproduktion eingesetzt wird. Dabei handelt es sich um längliche Blöcke aus gegossenem Stahl, aus denen Bleche und Bänder entstehen.

Ebenfalls neu ist ein Qualitätsmanagementsystem, das eine Echtzeit-Überwachung von aufeinander folgenden Produktionslinien in der Stahlindustrie - auch an unterschiedlichen Standorten - ermöglicht. Dabei werden nicht nur die Oberflächendaten berücksichtigt, sondern alle zur Verfügung stehenden Messdaten des Stahlbands. „15 der 20 größten Stahlhersteller gehören zu unserem Kundenkreis”, unterstreicht Trunkhardt. Mit mehr als 730 weltweit installierten Systemen und einem Marktanteil von 58 Prozent ist das Unternehmen in diesem Segment Weltmarktführer.

Intravis Vision Systems: Die von Gerd Fuhrmann 1993 gegründete GmbH in Aachen ist dagegen auf Anwendungen zur Qualitätskontrolle bei der Produktion von Kunststoff-Flaschen und -verpackungen spezialisiert. Das Unternehmen ist ein klassischer „hidden Champion”, obwohl es 1900 Anlagen weltweit installiert hat und Marktführer in Europa und Nordamerika ist.

90 Mitarbeiter beschäftigt Intravis in Aachen, rund die Hälfte davon in Forschung, Entwicklung und Administration, die andere Hälfte in Produktion und Service. „Wir sind weiterhin auf Wachstumskurs”, sagt Fuhrmann. Allein in den ersten Monaten dieses Jahres habe die Firma 14 neue Mitarbeiter eingestellt, weitere zehn sollen voraussichtlich bis zum Jahresende folgen. Eine Niederlassung in China ist ebenfalls geplant.

In Aachen beschäftigt sich die Forschungsabteilung bereits mit einem Inspektionsverfahren für die Verpackung von morgen. Dabei handelt es sich um dünnwandige Kunststoffbehälter, in die eine Barriereschicht in Form einer Kunststofffolie mit besonderen physikalisch-chemischen Eigenschaften eingebracht ist. Die Schicht zwischen Innen- und Aussenwand ist undurchlässig für Sauerstoff. Damit gibt sie dem Becher die gleiche Funktion, wie man sie von der klassischen Konservendose her kennt, wobei er allerdings nahezu transparent und in der Herstellung wesentlicher günstiger ist.

Verpackung der Zukunft

„Da das Einbringen der Barriereschicht noch sehr kompliziert ist und dabei Fehler auftreten können, hat sich die Verpackungsindustrie schon frühzeitig für Lösungen zur Qualitätskontrolle interessiert”, sagt Fuhrmann. Nach etwa einjähriger Entwicklungszeit hat Intravis nun ein Kontrollsystem mit dem Namen „BarrierWatcher” im Angebot. Auf einem Bildschirm lässt sich farblich abgestuft erkennen, ob die Sperrschicht dicht hält. Derzeit sind zwei Anwendungen der neuen Kunststoffverpackung - in Spanien und den USA - zur Erprobung mit Fisch- und Kaffeeprodukten im Handel. Bei beiden Produktionsprozessen sind Geräte von Intravis im Einsatz. Bewährt sich die neue Verpackungslösung, wird sie in wenigen Jahren wohl auch in deutschen Lebensmittelmärkten und Discountern zum Standard gehören.

Informationsabend für Unternehmen am kommenden Dienstag im Super C

Die kostenfreie Informationsveranstaltung „Standortsicherung durch moderne Simulationsmethoden und Bildverarbeitung in der Produktion” findet am Dienstag, 19. Juli, ab 18 Uhr im Super C der RWTH Aachen, Templergraben 57, statt.

Veranstalter sind die Industrie- und Handelskammern des Rheinlandes, die Hochschulen Aachen, Bonn, Düsseldorf, Köln, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und das Forschungszentrum Jülich. Dabei werden sie vom NRW-Innovationsministerium unterstützt. Sie haben die Vortragsreihe „Forschungsdialog Rheinland” ins Leben gerufen, die den thematischen Rahmen bildet.

In dem von ihnen ebenfalls herausgegebenen „Forschungshandbuch Rheinland” finden sich weitere Informationen über Kooperationspartner aus der Wissenschaft (www.forschungshandbuch-rheinland.de).

Ansprechpartner für Veranstaltung und Forschungshandbuch ist Thomas Wendland, Innovationsberater der IHK Aachen, Telefon 0241/ 4460-272, E-Mail: intus@aachen.ihk.de. Eine Anmeldung ist erforderlich.

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