Konstante Dokumentation bei manuellen Montageprozessen

Um Fehler bei manuellen Montageprozessen zu vermeiden, setzt BMW in seiner Achsfertigung auf eine durchgängige Dokumentation. Denn trotz aller Automatisierung sind in der Fertigungsvarianz manuell ausgeführte Schritte weiterhin nötig. Für eine aktive Prozessüberwachung setzt der Automobilhersteller auf Mechatronic Wrench -Produktionsschlüssel (MWR) von Atlas Copco Tools. Er kontrolliert die entscheidenden Parameter während des Verschraubens, informiert die Werker und dokumentiert alle Anzugsvorgänge im BMW-Produktionssystem.

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 Gran Tourer. Sie laufen alle über dieselbe Linie, doch trotzdem gleicht kaum eine der anderen. Da Kunden sich ihr Wunschfahrzeug individuell konfigurieren können, sorgt das in der Montage für viel Abwechslung. Es gibt rund einhundert verschiedene Front-, Heck- und Allradantriebsversionen für die verschiedensten Motorisierungen, dazu Rechtslenker, Linkslenker, Modelle mit sonderlackierten Bremssätteln.

Hochqualifizierte Montagemitarbeiter stellen in drei Schichten sicher, dass an jeder dieser Achsen die Bremsleitungen korrekt angezogen werden. Unterstützung bekommen sie dabei von mechatronischen Drehmomentschlüsseln der MWR -Baureihe und Focus-61-Steuerungen, die Atlas Copco Tools für die industrielle Serienfertigung entwickelt hat.

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 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.“, erklärt Christian Böhm, Spezialist für Qualitätssicherung bei Atlas Copco Tools.

Ein Blick auf das große Display im Sichtfeld der Werker gibt umfassende Auskunft über das Montageergebnis. Grünes Licht und die Zahlenwerte bestätigen: Hier wurden die Sollvorgaben (17 Nm Drehmoment und Anziehwinkel zwischen 10 und 100 Grad) bei den Bremsleitungsverschraubungen eingehalten. Per Datenfunk werden alle Anziehresultate der akkugespeisten MWR-Schrauber an die Focus-61-Steuerung und in das übergeordnete Produktionsleit- und Steuersystem von BMW übermittelt. Über die Fahrzeugidentifikationsnummer (VIN) sind die Daten mit dem jeweiligen Auto verwechslungssicher verküpft und durchgängig dokumentiert.

„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.“ Diese kommuniziert ihrerseits mit dem BMW-eigenen Produktionsleit- und Steuersystem und weiß über die Vorlaufdaten auch schon genau, zu welchem Auto die nächste ankommende Achse gehört. Die BMW-Fertigungsverantwortlichen 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 rückverfolgbar, was vor dem Hintergrund etwaiger Produkthaftungsfragen sehr wertvoll sei.

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 BMW-Toleranzen sofort gegenwirken oder nachbessern. Die Schlüssel vom Typ MWR 25 TA halten die Genauigkeitsvorgabe von ±7 % 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.

„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.“

Dass die Kombination aus Focus-61-Steuerung und den MWR-Schlüsseln für BMW einen 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.