Die hohe Fertigungsvarianz macht trotz Automatisierung manuell ausgeführte Montageschritte in der Automobilindustrie weiterhin unverzichtbar. Um auch hier Fehler sicher zu vermeiden, setzt BMW in seiner Achsfertigung auf eine aktive Prozessüberwachung.
Foto: Atlas Copco

Qualitätsicherung

Lückenlose Dokumentation auch bei manueller Montage

Trotz Automatisierung sind manuelle Montageschritte oft unverzichtbar. In der Achsfertigung nutzt BMW eine Prozessüberwachung von Atlas Copco Tools, die alle Anzugsvorgänge dokumentiert.

Achsen, Achsen, Achsen. Mehr als 330.000 Einheiten fertigt BMW in seinem Werk Regensburg jährlich für unterschiedliche Modelle der 1er Serie (3- und 5-Türer), die 3er Limousine und die M3-Limousine, den BMW X1 und X2, das 4er Cabrio sowie das M4 Cabrio und den BMW 2er GranTourer. Sie laufen alle über dieselbe Linie, doch trotzdem gleicht kaum eine der anderen.

Zahlreiche Varianten und Kombinationsmöglichkeiten

Weil die Kunden sich ihr Wunschfahrzeug individuell konfigurieren können, sorgt das in der Montage buchstäblich für viel Abwechslung. Rund einhundert verschiedene Front-, Heck- und Allradantriebsversionen für die verschiedensten Motorisierungen, dazu Rechtslenker, Linkslenker, Modelle mit sonderlackierten Bremssätteln und vieles mehr steht zur Auswahl. Die hochqualifizierten Montagemitarbeiter stellen in drei Schichten sicher, dass an wirklich jeder dieser vielen hunderttausend Achsen die Bremsleitungen korrekt angezogen werden. Wichtige Unterstützung bekommen sie dabei von mechatronischen Drehmomentschlüsseln der MWR-Baureihe (MWR steht für Mechatronic WRench) und Focus-61-Steuerungen, die Atlas Copco Tools für die industrielle Serienfertigung entwickelt hat.

Werker informiert – Montage im Fluss

Wie BMW diese intelligent vernetzte Technik nutzt, lässt sich an einem gerade in die Montagestation einlaufenden Achsmodul für einen 3er gut verfolgen. Der Bandabschnitt stellt eine Montagezelle dar, in der flinke Hände sofort damit beginnen, Hydraulikschläuche für die Bremsen an den vorgesehenen Stellen zu platzieren. Nachdem sie deren Gewindeanschlüsse eingefädelt haben, ziehen die Werker sie mit den dokumentationsfähigen MWR-Knickschlüsseln präzise endfest.

„Die sofortige Rückmeldung am Werkzeug und über Info-Bildschirme in der Zelle gibt den Bedienern beruhigende Gewissheit über das Montageergebnis und sie können sich dem nächsten Bauteil zuwenden“, sagt Christian Böhm. Der 33-jährige ist Quality-Assurance-Spezialist bei Atlas Copco Tools und gibt weitere Informationen zu der modernen und flexiblen neuen digitalen Schraubtechnik:

Durchgängig dokumentationssicherer Datentransfer

„Synchron zu den Schraubvorgängen übertragen die akkugespeisten MWRs via Datenfunk Drehmomente und Drehwinkel jeder einzelnen Verschraubung an die in der Station installierte Focus-61-Steuerung.“ Die kommuniziere ihrerseits mit dem BMWeigenen Produktionsleit- und Steuersystem und weiß über die Vorlaufdaten auch schon genau, zu welchem Auto die nächste ankommende Achse gehört.
Die BMWFertigungsverantwortlichen schätzen laut Böhm an dieser Ausrüstung insbesondere, dass das Atlas-Copco-System ohne jegliches Zutun der Werker alle Anziehdaten in Sekundenbruchteilen erfasst und sie mit den Datensätzen des jeweiligen Fahrzeugs verheiratet. „Die so entlasteten Kollegen können sich jetzt ganz auf den eigentlichen Schraubprozess konzentrieren, und trotzdem behält BMW den flächendeckenden Überblick.“

Statt eines bloßen I.O.-Signals (I.O. = in Ordnung) speichert das neue System die Anziehdaten jedes einzelnen Achsmoduls newtonmeter- und winkelgradgenau, attestieren die bayerischen Automobilbauer der vernetzten Art zu schrauben. Und diese Werte seien auch nach vielen Jahren noch sauber rückverfolgbar, was vor demHintergrund etwaiger Produkthaftungsfragen sehr wertvoll sei.

Ergonomisches Produktions- und Prüfwerkzeug in einem

Weil die farbigen Info-Displays im Blickfeld der Mitarbeiter nach Ampelmanier und darüber hinaus mit den gemessenen Werten unmittelbares Feedback über jedes individuelle Anziehergebnis geben, können die Werker bei etwaigem Überschreiten der strengen BMW-Toleranzen sofort gegenwirken oder nachbessern. Die Schlüssel vom Typ MWR 25 TA halten die Genauigkeitsvorgabe von ±7 % problemlos ein und nach den positiven Erfahrungen der Regensburger seien praktisch keine Fehler mehr aufgetreten. Weil die handlichen MWR-Produktionsschraubschlüssel trotz ihrer integrierten Funkmodule obendrein weniger als ihre Vorgänger wiegen, sei die Arbeit durch bessere Ergonomie einmal mehr leichter geworden. Doch das sei für Böhm und seinen Kunden nicht der wesentlichste Vorteil der elektronischen Handschlüssel.

Nach fest kommt ab

„Gewöhnliche Drehmomentschlüssel bestätigen zwar, dass ein Mindestdrehmoment erreicht wurde, doch zu fest angezogene Schraubverbindungen bleiben unentdeckt“, warnt der Qualitäts-Experte. Das berge gerade bei sicherheitskritischen Schraubfällen, wie hier an der Bremsanlage, ein gewisses Risiko. Gefügeveränderungen im Material durch ein Überlasten beim Anziehen könnten schlimmstenfalls zum Ausbleiben der Bremswirkung führen.
Dieses Grundproblem hätten auch die halbintelligenten Knickschlüssel der nächsten Generation noch nicht gelöst. Letztere überwachten zwar schon das Drehmoment, jedoch konnten sie noch keine Anziehwinkel erfassen, geschweige denn dokumentieren, blickt Böhm zurück: „Eine gewisse Restunsicherheit blieb und zusätzliche Prüfschritte waren hierdurch nötig. Das machte die Montage für BMW allerdings ein Stück weit ineffizient.“

Smart Connected Assembly

Dass die Kombination aus Focus-61-Steuerung und den MWR-Schlüsseln für BMW einen hohen Optimierungswert hat, erkannten die Regensburger schon nach ersten gemeinsamen Tests mit Atlas Copco Tools: Durch ihre richtungsweisende Kompatibilität ließ sich die kommunikationsfähige Schraub- und Prüftechnik mit minimalem Aufwand in das vorhandene System integrieren und alle relevanten Daten wurden auf Anhieb fehlerfrei in die Datenwelt von BMW übertragen. Jetzt gebe es kein Vertun mehr, ob eine Verschraubung I.O. ist oder nicht, bestätigen die Produktionsverantwortlichen. Die Anwendung erfülle genau die BMW-Vorgaben und -Richtlinien – und die Produktion bleibe unterbrechungsfrei im Fluss.

Heiko Wenke

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