Audi 1
| von Werner Beutnagel

Bevor die Rohkarosse in die Tauchbäder der Lackiererei eingetaucht wird, kontrollieren spezialisierte Mitarbeiter, die mit Feile und Handschuhen ausgestattet sind, die Beschaffenheit der zusammengeschweißten Blechteile. Hier ist Fingerspitzengefühl gefragt, denn jede noch so kleine Unebenheit auf der Fahrzeugkarosse bedeutet ein Mehr an Ausschuss. Um unnötigen Taktzeitverlust zu vermeiden und die Arbeit der menschlichen Qualitätskontrolle zu erleichtern, setzen Autohersteller schon früh im Produktionsprozess auf digitale Analysewerkzeuge. Im Presswerk – also weit bevor überhaupt die Umrisse des späteren Fahrzeugs erkennbar sind – gilt es, die Qualität des Stahls und der daraus gepressten Blechplatinen genau in Augenschein zu nehmen. Denn Unregelmäßigkeiten treten nicht erst im Fertigungsprozess selbst auf: Schon die bis zu 40 Tonnen schweren und rund drei Kilometer langen Stahlrollen, die sogenannten Coils, sind in Sachen Blechstärke, Blechfestigkeit, Beschaffenheit der Oberfläche oder der Grad der Beölung nicht an jeder Stelle gleich. Selbst die kleinsten Makel könnten beim späteren Umformen der Platine in Karosserieteile zu erheblichen Rissen führen – für die hochgetaktete Automobilproduktion ein ungewolltes Risiko.

BMW will diese Fehlerquelle neuerdings mit einer Data-Analytics-Anwendung bekämpfen, die die Pressen auf die Beschaffenheit jeder einzelnen Platine einstellen kann. Noch vor dem eigentlichen Platinenschnitt wird mithilfe von Lasern ein mehrstelliger Code in das Blech gebrannt – so erhält jede Platine ihre eigene ID. „Die ermittelten Daten ermöglichen uns, den Fertigungsprozess anzupassen und so Ausschuss und Anlagenstillstand zu reduzieren“, sagt Stephan Purr, Qualitätsspezialist im BMW-Werk Regensburg. „Denn umfassende Daten zu jedem Zuschnitt eröffnen die Chance, bei Schwankungen hinsichtlich Blechstärke oder Grad der Beölung passgenau zu reagieren.“ So könnte die ID zum Beispiel einen Steuerbefehl enthalten, der in der Presse eventuell eine zusätzliche Beölung der Platine vor dem Umformen zur Folge hätte. Die Informationen zu den Eigenschaften der Platine erhalte zunächst der Mitarbeiter, der die Presslinie bedient, erklärt Purr. Um Fehler, insbesondere Risse am Blech zu vermeiden, würden die Daten außerdem für Prognosen und Trendanalysen genutzt, so der BMW-Experte. Die Lasermarkierung macht die Platine dar­über hinaus zu jedem Zeitpunkt in der Fertigung eindeutig identifizierbar. Die ohne jeglichen Taktzeitverlust auf die Platine aufgetragene ID ist so gestaltet, dass sie im gesamten Prozess des Karosseriebaus sichtbar bleibt. Die Planungsspezialisten bei BMW nutzen diese Weiterverfolgbarkeit der Teile für die Optimierung zusätzlicher Algorithmen. Mittels der gemessenen Eigenschaften jedes einzelnen Karosserieteils können beispielsweise Spaltmaße optimiert oder der Lackauftrag besser auf die Karosseno­berfläche abgestimmt werden. Der erhoffte Effizienzgewinn in einer Fertigung, bei der jede Sekunde zählt, könnte größer kaum sein: „Wir haben uns das Ziel gesetzt, im Werk Regensburg die Verfügbarkeit unserer Pressen um arbeitstäglich rund zehn Minuten zu erhöhen“, stellt Stephan Purr dazu fest.

Einen etwas anderen Ansatz von Smart Data Analytics verfolgt Audi. Zwar habe man eine Platinenmarkierung schon selbst bis zur Konzepttauglichkeit aufgebaut, erklärt Jörg Spindler, Leiter des Kompetenzcenters Anlagen- und Umformtechnik bei Audi. Doch hätten die Versuche gezeigt, dass es zielführender sei, die Markierung auf den Coils direkt beim Halbzeughersteller aufbringen zu lassen. „Dies hält die Komplexität in der eigenen Fertigung gering“, betont Spindler. Daher arbeiten die Ingolstädter im Rahmen eines Proof of Concept in den Presswerken in erster Linie mit intelligenten Leseverfahren auf Basis künstlicher Intelligenz. So sind beispielsweise Messstationen an den Bandschneideanlagen installiert, in denen die Platinen aus den Coils geschnitten werden. An dieser Stelle wird die sogenannte Wirbelstromprüfung durchgeführt, bei der ein Sensor mithilfe eines Magnetfeldes die Platine abtastet. Sollten Strukturunterschiede bestehen, verändern sich die Ströme, was eine Empfängerspule registriert. Eine weitere Kontrollstufe ist die optische Risserkennung mittels Kameras in der Großraumsaugerpresse. Sie überwachen alle Umformprozesse, bei denen Bleche stark tiefgezogen werden, also Karosserieteile wie der Seitenwandrahmen oder die Reserveradmulde. „Das sind die Bereiche, in denen Bleche zur Rissbildung neigen“, erklärt Spindler. Sollte es dazu kommen, erklingt ein Warnton und die Mitarbeiter können das beschädigte Teil aussortieren. Neben optischen Methoden setzt Audi bei einigen Pressen auch auf akustische Resonanzanalyse, bei der ein Klöppel das Blech anschlägt. Das entstandene Frequenzbild wird anschließend mit dem Normmuster abgeglichen. Doch die von Audi selbst so genannten „intelligenten Werkzeuge“ sollen nicht nur überwachen, sondern auch regeln können. So beobachten beispielsweise Laser den Flanscheinzug beim Tiefziehen und generieren zahlreiche Daten. Erkennt der Rechner Abweichungen vom Sollwert, regelt er die Klemmkraft im Werkzeug mittels aktiver Ziehhilfen nach. Solche intelligenten Werkzeuge sollen am Ende des Tages einen Beitrag zur ganzheitlichen Vernetzung der Automobilfertigung leisten, heißt es bei Audi. So arbeiten Spezialisten daran, alle Daten zu Blechteil, Werkzeug und Presse in einem zentralen Datenspeicher, dem Data Lake, zusammenzuführen. Dabei stehen vor allem die Erkenntnisse aus der optischen Risserkennung und den smarten Werkzeugen im Vordergrund. „Unser Ziel: für jedes Blechteil – ob Tunnelverstärkung oder Dachhaut – eine lückenlose Dokumentation anzulegen, die alle wichtigen Eigenschaften beinhaltet“, sagt Spindler. Die Informationen werden anschließend zusammen mit dem Bauteil an den Karosseriebau weitergegeben.

Für beide Hersteller ist derweil klar, dass sie im Bereich der Blechverarbeitung einen noch größeren Effizienzgewinn nur mithilfe der Stahl- und Aluminiumlieferanten erzielen können. „Unser Ziel ist ein noch engerer Austausch mit den Stahlherstellern, erste Pilotprojekte sind dazu bereits vereinbart“, sagt BMW-Qualitätsspezialist Stephan Purr. Daten aus dem Fertigungsprozess der Coils würden noch mehr Informationen zu den Eigenschaften der Platinen bedeuten. „Dies könnte uns helfen, den Herstellern Rückmeldungen zur gezielteren Vermeidung von Ausschuss zu geben“, so Purr. Gleiches will der Konkurrent aus Ingolstadt forcieren, kennen die Blechhersteller die Fertigungsdaten der Coils doch bis ins kleinste Detail. Zudem verfolge man den Ansatz, so Audi-Leiter Spindler, die Stahlrollen bereits beim Blechhersteller beschriften zu lassen. Klar ist: Um dem eigenen Anspruch zu genügen, muss schon bei der Geburt des Autos die Qualität stimmen.

Redakteur: Yannick Polchow