AUTOMOBILINDUSTRIE

Qualitätskontrolle

in der Automobilindustrie

Bei der Messung unterschiedlicher Bauteile von Fahrzeugen und deren Ausrüstung kommt es in der Automobilindustrie auf verschiedene Besonderheiten an. So wie unterschiedliche Teile ihre eigene Funktion im Betrieb eines fertigen Fahrzeugs erfüllen, sind auch – je nach zu prüfender Komponente – verschiedene Arten der Qualitätskontrolle erforderlich.

Selbst wenn die vorliegende Qualität das Resultat von Facharbeit ist, können immer noch Faktoren wie Bediensicherheit, Lebensdauer und Gesamtkosten in den Blick genommen

und während des Fertigungsprozesses optimiert werden.

Bauteile, die in der Automobilindustrie die Qualitätskontrolle durchlaufen

FAHRZEUGE MIT VERBRENNUNGSMOTOR
FAHRZEUGE MIT ELEKTROANTRIEB

Wellen & Lager

Eine Welle im Automobilbereich wird auch als Antriebswelle oder Gelenkwelle bezeichnet und ist ein mechanisches Bauteil, das Drehmoment und Rotation vom Motor an die Räder eines Fahrzeugs überträgt. Als zylinderförmige Achse verbindet sie die Getriebe-ausgangswelle mit der differenziellen Eingangswelle, wodurch die Kraftübertragung vom Motor an die Räder erfolgt. Das meist aus Stahl gefertigte Bauteil ist darauf ausgelegt, der starken durch den Motor erzeugten Kraft zu widerstehen, weshalb die Qualitätskontrolle dafür unerlässlich ist.

Lager stützen die rotierenden Wellen und Achsen in einem Fahrzeug, wodurch sie Reibung reduzieren und für eine geschmeidige Bewegung der einzelnen Teile sorgen. Es handelt sich um eine Art rollende oder gleitende Elemente, die den Gewichten und Kräften, denen sie im Kontakt mit den rotierenden Teilen ausgesetzt sind, standhalten sollen. Im Grossen und Ganzen spielen diese Komponenten eine entscheidende Rolle beim reibungslosen und effizienten Betrieb der Mechanik von Fahrzeugen, indem sie Reibung und Verschleiss mindern. Zur Gewährleistung einer optimalen Leistung von Lagern sind über den gesamten Produktionsprozess fortgeschrittene Messungen und Analysemethoden erforderlich.

Methoden der Qualitätskontrolle

Dimensionsmessung

Bei der Automobilherstellung erfolgt zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Fertigungsprozess eine Dimensionsmessung, damit Bauteile entsprechend den Spezifikationen produziert werden. Zum Beispiel werden während der Bearbeitung Koordinatenmessgeräte (KMGs) und andere Präzisionsmessgeräte eingesetzt, um die Abmessungen der Teile zu bestimmen und sicherzustellen, dass diese innerhalb des zulässigen Toleranzbereichs liegen.

Analyse von Rauheit, Rundheit und Form

Diese drei Merkmale werden während des Fertigungsprozesses kontinuierlich geprüft, wenn es um Wellen und Lager geht, die kritische Komponenten aller Fahrzeuge bilden. Jede Komponente muss bestimmte Anforderungen (Spezifikationen) erfüllen und diese lassen sich nur mithilfe von bestimmten Geräten überprüfen, z. B. von Kontur- und Rauheitsmessgeräten, Rundheitsmessgeräten und in manchen Fällen sogar durch ein KMG.

Härteprüfung für Lager

Die Eigenschaft eines Materials, meist auf Eindringen eines Gegenstands beruhender plastischer Verformung standzuhalten, wird als Härte bezeichnet. Ein üblicher Weg, sie zu testen, ist das Vickers-Härteprüfverfahren. Dabei wird mit einem pyramidenförmigen Diamanteindringkörper ein Eindruck in das Prüfmaterial eingebracht. Sobald der Eindruck entstanden ist, werden mit einem Messmikroskop die diagonalen Längen des Eindrucks gemessen und die Vickers-Härte berechnet.

Zahnräder

Innerhalb eines Automobilsystems fungieren Zahnräder typischerweise als Teil vom einfachen Getriebe sowie vom Differenzial- und Verteilergetriebe. Da diese alle drei eine entscheidende Rolle bei der Kraftübertragung zwischen Motor und Rädern spielen, sind eine eingehende Prüfung und Testung erforderlich, um ihr einwandfreies Funktionieren zu gewährleisten. Zahnräder weisen im Automobilbereich je nach ihrem Zweck eine Vielzahl von Formen und Grössen auf. Die gängigsten Typen in Automobilsystemen sind gerad- und schrägverzahnte Stirnräder sowie Kegelräder.

Methoden der Qualitätskontrolle

Dimensionsmessung

Koordinatenmessgeräte eignen sich hervorragend, um sicherzustellen, dass die Grösse und Form von Zahnrädern den Spezifikationen entsprechen. Für hochgenaue Messungen werden häufig taktil schaltende und messende Messkopfsysteme eingesetzt. Die in dieser Phase der Qualitätskontrolle am häufigsten durchgeführten Messungen betreffen für gewöhnlich das Zahnprofil, die Flankenlinien, das Zahnspiel, die Teilung und Zahndicke sowie den Rundlauf.

Oberflächeninspektion

Zahnräder müssen eine glatte Oberflächenbeschaffenheit und ein einheitliches Finish aufweisen, damit ein ordnungsgemässer Betrieb und geringer Verschleiss gewährleistet werden können. Oberflächenprüftechniken wie die Sichtprüfung oder die Oberflächenrauheitsanalyse werden zur Erkennung von Defekten oder anderen Oberflächenfehlern angewendet, die sich negativ auf Haltbarkeit und Lebensdauer auswirken könnten. Die Oberflächenrauheitsmessung kann gemäss den von Entwicklern bzw. Konstrukteuren vorgegebenen Parametern erfolgen, sodass die Produkte den vor der Fertigung festgelegten Bemessungswerten entsprechen.

Härteprüfung

Zahnräder müssen eine ausreichende Härte aufweisen, um den während des Betriebs auf sie einwirkenden Belastungen standzuhalten. Härteprüfmethoden wie Rockwell- und Vickers-Härteprüfverfahren dienen zur Überprüfung der Härte von Zahnrädern, die je nach Standort oder Material variiert.

Karosserie

Die Karosserie ist viel mehr als das äussere Erscheinungsbild eines Fahrzeugs, vielmehr ist sie die Hülle, welche dessen innere Komponenten umschliesst. Sie ist meist aus Stahl, Aluminium oder einem Verbundwerkstoff gefertigt und dient gleich mehreren Zwecken: dem Schutz der Fahrzeuginsassen vor externen Einflüssen, der Funktion als stabile Struktur für das Fahrzeug und der Unterbringung verschiedener mechanischer und elektrischer Komponenten. All das macht die Karosserie zu einem der wohl wichtigsten Bauteile aller Fahrzeuge, die heutzutage auf den Strassen unterwegs sind.

Methoden der Qualitätskontrolle

Dimensionsmessung

Karosserien müssen mit äusserst genauen Abmessungen gefertigt werden, damit sich andere Komponenten exakt einpassen lassen. Da es sich bei Karosserien in der Regel um ziemlich grosse Bauteile handelt, ist bei ihrer Qualitätskontrolle die Messung mit grossen KMGs oder sogar berührungslosen Messkopfsystemen
wie Laserscannern erforderlich.

Oberflächeninspektion

Karosserien müssen eine glatte Oberflächenbeschaffenheit und ein einheitliches Finish aufweisen, und Oberflächenprüftechniken wie die Sichtprüfung oder 3D-Scanning werden angewendet, um Defekte zu erkennen, z. B. Dellen, Kratzer
oder Lack- und Versiegelungsfehler.

Dichtungen

Sie werden in vielen Branchen als Komponenten verwendet, die Leckagen von Öl oder Gas zwischen zwei oder mehr Passflächen verhindern. Meist bestehen sie aus komprimier-barem Material wie Gummi oder Silikon und werden als dichtes Siegel zwischen den verbundenen Oberflächen platziert.

In Kraftfahrzeugen sind Dichtungen häufig Teil von Motorblöcken, Zylinderköpfen, Abgas- und Getriebesystemen. Als kritische Komponenten tragen sie zum störungsfreien Motorlauf sowie zur Funktionstüchtigkeit anderer Systeme bei, indem sie durch die Verhinderung von Leckagen den richtigen Druck aufrechterhalten.

Methoden der Qualitätskontrolle

Dimensionsmessung

Dichtungen müssen mit äusserst genauen Abmessungen gefertigt werden, damit sie perfekt zu den sie berührenden Oberflächen passen. Zum Erreichen dieses Ziels werden häufig berührungslose optische Messgeräte genutzt, die eine
hohe Geschwindigkeit und Genauigkeit aufweisen.

Materialprüfung

Das Material von Dichtungen muss im Gegensatz zu Materialien anderer Fahrzeugteile eine besondere Anforderung erfüllen, nämlich die der Komprimierbarkeit. Diese wird häufig mithilfe von Härteprüfgeräten ermittelt, welche sowohl während des Fertigungsprozesses als auch im Anschluss daran die Widerstandsfähigkeit von Dichtungsmaterialien bestimmen.

Sichtprüfung

Defekte, die das Dichtvermögen von Dichtungen beeinträchtigen könnten, beispielsweise Risse
oder Kratzer, werden mithilfe automatischer Prüfungen durch mit KI ausgestattete
optische Messsysteme verhindert.

Elektromotorgehäuse

Das Elektromotorgehäuse stellt sowohl in Hybrid- als auch in Elektrofahrzeugen ein äusserst wichtiges Bauteil dar. Es dient den internen Motorkomponenten als Schutzhülle und sorgt für die Ableitung der durch den Motorbetrieb entstehenden Hitze.

Das Gehäuse besteht meist aus Aluminium oder anderen Leichtbauwerkstoffen und ist auf Kompaktheit und Effizienz ausgelegt. Bei der Fertigung und Qualitätskontrolle kommt es insbesondere darauf an, dass es perfekt zu internen wie externen Komponenten passt, damit es nicht zu technischem Versagen kommt.

Methoden der Qualitätskontrolle

Dimensionsmessung

Diese Messung bietet sich bei jeder Art von Gehäuse am ehesten an.
Damit entsprechende Komponenten ins Gehäuse bzw. darum herum passen, müssen dessen Abmessungen exakt sein.

Oberflächeninspektion

Diese Qualitätskontrollmethode dient in der Automobilindustrie der Erkennung von Defekten oder anderen Oberflächenfehlern an Elektromotorgehäusen.
Deren Oberfläche muss frei von Kratzern, Dellen oder anderen Fehlern sein, die sich im Lebenszyklus eines Motors negativ auf dessen Leistung oder
Lebensdauer auswirken könnten.

Rauheitsmessung

Die Rauheit der Gehäuseoberfläche kann die Leistung des Motors, dessen Geräuschpegel sowie seine allgemeine Leistungsfähigkeit beeinflussen.
Besonders an Stellen, an denen das Gehäuse mit anderen Komponenten in Berührung kommt, muss die Oberflächenrauheit den vom Entwickler bzw. Konstrukteur festgesetzten Parametern entsprechen.

Messung von Geometrien und Profilmerkmalen

Zu den wichtigsten zu messenden Merkmalen gehören hier Dichtflächen, Flansche, Bohrungen, Lüftungslöcher, Kühlmittelrinnen, Wandstärke und mehrere andere.
Nur mithilfe von Geräten zur Form- und Dimensionsmessung lässt sich sicherstellen, dass diese Merkmale die Leistungsfähigkeit der Komponenten nach Baugruppenmontage nicht beeinträchtigen.

Hairpins

Hairpins, auch bekannt als Hairpin-Statoren, bestehen aus U-förmig gebogenen Kupfer- oder Aluminiumdrähten, woraus sich eine Struktur aus zwei parallelen Zweigen mit einer gemeinsamen Basis ergibt. Die Steckspulen werden in die Statornuten des Blechpakets eingefügt und bilden so eine Schleife, die Strom führt und das für den Motorbetrieb erforderliche Magnetfeld erzeugt.

Die Hairpins sind eine Wickeltechnologie für den Stator, also den stillstehenden Teil des Motors, der den beweglichen Rotor umgibt. Hairpin-Statoren finden Verwendung in Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSMs) und Induktionsmotoren für Elektro- und Hybridfahrzeuge.

Methoden der Qualitätskontrolle

Optische Messung

Da es sich um Präzisionsteile handelt, kann sich ihre Form und Ausrichtung stark auf die Motorleistung auswirken. Bei der optischen Messung werden mithilfe spezieller Geräte wie z. B. optischer 3D-Scanner hochauflösende Bilder der Hairpins aufgenommen. Anschliessend erfolgt eine Auswertung dieser Bilder durch eine Spezialsoftware, bei der Mass, Form und Lage der Hairpins gemessen werden.

Formmessung

Bei der Formmessung werden mithilfe von speziellen Geräten wie z. B. Koordinatenmessgeräten (KMGs) oder optischen Messsystemen Mass, Form
und Lage der Hairpins bestimmt. Die Messergebnisse werden mit den
geforderten Spezifikationen abgeglichen, um sicherzustellen, dass die Hairpins innerhalb des Toleranzbereichs liegen.

Batteriefolie

Batteriefolie, auch bekannt als Elektrodenfolie, ist eine dünne Folie in Batteriezellen. Sie fungiert als Stromabnehmer für das Elektrodenmaterial, mit dem die Folienoberfläche beschichtet ist. Die Folie besteht meist aus Materialien wie Aluminium, Kupfer oder Nickel und ihre Dicke variiert je nach Batterietyp, für den sie vorgesehen ist.

Methoden der Qualitätskontrolle

Dimensionsmessung

Die Dicke von Batteriefolie ist entscheidend dafür, dass die korrekte Menge Elektrodenmaterial für eine optimale Batterieleistung angewendet wird.
Beschäftigte in der Qualitätskontrolle können z. B. auf optischen oder
mechanischen Messungen beruhende Dickenmesstechniken anwenden,
um sicherzustellen, dass die Foliendicke den Spezifikationen insoweit entspricht,
als Materialschäden vermieden werden.

Sichtprüfung

Die Untersuchung der Folienoberfläche auf Defekte wie Kratzer, Dellen oder Risse kann dazu beitragen, jegliche Oberflächenfehler zu erkennen, die entlang der Fertigungslinie Probleme verursachen können. Die Sichtprüfung lässt sich entweder manuell durch entsprechend geschultes Personal durchführen oder leicht mittels Systeme automatisieren, welche die TAGLENS enthalten.

Leitungen

Wenn man an Autos denkt, sind Leitungen wohl nicht unbedingt die ersten Teile, die einem in den Sinn kommen, dabei werden sie gleich in mehreren Anwendungen – beispielsweise in elektrischen Systemen, Sensoren und Kommunikationsnetzen – eingesetzt und stehen dem Motor in Sachen Bedeutung somit in nichts nach. Fahrzeugleitungen sind darauf ausgelegt, rauen Bedingungen standzuhalten, darunter hohe Temperaturen, Vibrationen, Kontakt mit Chemikalien und Nassbelastung. Deshalb ist es auch verständlich, dass bei ihnen eine strenge Qualitätskontrolle unerlässlich ist.

Methoden der Qualitätskontrolle

Dimensionsmessung

Hierbei werden Durchmesser, Länge und Dicke der Leitungen gemessen,
um sicherzustellen, dass sie den erforderlichen Spezifikationen entsprechen.
Häufig werden berührungslose Geräte wie z. B. das Laser-Scan-Mikrometer eingesetzt, womit sich Durchmesser und Dicke äusserst schnell und effizient während der Fertigung prüfen lassen.

Materialprüfung

Da die Haltbarkeit von Leitungen in Fahrzeugen von so hoher Bedeutung ist, wird ihr Material einer Härteprüfung unterzogen, um Langlebigkeit ohne das Auftreten von Problemen zu gewährleisten.

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