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La tecnologia di misura 3D e l'intelligenza artificiale per l’affidabilità del powertrains

Per l'implementazione di un nuovo processo di pulizia laser, Vitesco Technologies, già Continental Division Powertrain, cercava un dispositivo di misura per monitorare le prestazioni e la qualità della lavorazione laser nella produzione in serie. Il fornitore automobilistico lo ha trovato in un sistema di misura 3D Bruker Alicona, sia per la misurazione topografica 3D, sia per il nuovo software di classificazione. Basato sull'IA, il software rileva automaticamente le superfici OK e non OK.

Hermann Hämmerl, Senior Process Engineer, Technical Cleanliness and Cleaning Technologies

Hermann Hämmerl, 
Hermann Hämmerl, Senior Process Engineer, Technical Cleanliness and Cleaning Technologies

wè stata responsabile dell'implementazione di un nuovo processo di pulizia laser che ha lo scopo di preparare le superfici pressofuse per il successivo incollaggio all'alloggiamento dell'elettronica di un sensore di gas di scarico NOx. La superficie prodotta dal laser ha un'influenza sulla durata dell'incollaggio, e la tecnologia di misura 3D dovrebbe aiutare a garantire la funzione a lungo termine del sensore nel funzionamento del veicolo.

Il cuore di ogni veicolo è il suo sistema di propulsione

Questo è ciò che rappresenta Vitesco Technologies, specializzata nella produzione di moderne tecnologie di propulsione per una mobilità pulita e sostenibile. Le tecnologie ottimizzate che contribuiscono alla riduzione delle emissioni di azoto (NOx) possono essere implementate, tra l'altro, attraverso soluzioni intelligenti nel post-trattamento dei gas di scarico. Questo include anche lo sviluppo di sensori di gas di scarico di NOx, che a volte passano attraverso fasi critiche del processo di produzione. Una fase critica del processo è l'applicazione delle moderne tecnologie di pulizia in cui una superficie è trattata, ad esempio mediante radiazioni laser pulsate, per prepararla ai processi successivi. "Pulizia tecnica e tecnologie di pulizia" è il settore di competenza di Hermann Hämmerl, Senior Process Engineer nel reparto Tecnologie di produzione centrale della Business Unit Sensing & Actuation (Regensburg). Egli coordina lo sviluppo dei processi per le nuove tecnologie fino alla loro introduzione nella rete mondiale di impianti del fornitore automobilistico tedesco. Questo include anche "la ricerca di metodi che consentano di verificare i risultati del processo", spiega.

Tecnologia di misura Bruker Alicona alla Vitesco

La rugosità della superficie pressofusa dopo trattamento laser è talmente unica che non è stato possibile quantificarla adeguatamente con i metodi convenzionali basati sul profilo.

Tecnologia di misurazione ottica 3D per garantire il funzionamento a lungo termine dei sensori nel funzionamento del veicolo

In questo caso specifico, la Hämmerl è stata responsabile dell'implementazione di un nuovo processo di pulizia laser che ha lo scopo di preparare le superfici pressofuse per il successivo incollaggio all'alloggiamento dell'elettronica di un sensore di gas di scarico NOx. La superficie prodotta dal laser ha un'influenza sulla durata dell'incollaggio, e la tecnologia di misura 3D dovrebbe aiutare a garantire la funzione a lungo termine del sensore nel funzionamento del veicolo.

 

La misura 3D offre un software di misura della profondità 3D e di classificazione delle superfici

Nella ricerca del giusto metodo di misurazione si è dovuto superare un ostacolo. Poiché si trattava di un processo di recente introduzione, non si conoscevano metodi di misurazione o di analisi adeguati che avrebbero potuto essere utilizzati nella produzione. Alla fine, hanno trovato quello che cercavano in un dispositivo di misurazione 3D Bruker Alicona che, oltre alla misurazione della profondità 3D, offre un software di classificazione delle superfici che distingue automaticamente tra superfici OK e non OK.

Alicona misura il sensore di gas di scarico Vitesco NOx

Sensore di gas di scarico NOx. La superficie pressofusa lavorata al laser ha un'influenza decisiva sulla resistenza dell'incollaggio alla custodia dell'elettronica. (Fonte: ©Vitesco Technologies))

Rilevamento delle più piccole differenze di rugosità della superficie di pressofusione trattata al laser

Anche le minime fluttuazioni di processo nella lavorazione laser portano alle minime variazioni della qualità della micro superficie della superficie pressofusa lavorata. Queste possono già avere un'influenza critica sulla durata dell'incollaggio. Nella valutazione dei vari dispositivi di misura, è stata quindi data grande importanza alla capacità di rilevare anche differenze molto piccole nella rugosità. In questo modo si può verificare se le tolleranze specificate sono mantenute anche in caso di modifiche del processo. I metodi convenzionali basati sul profilo non potevano quantificare a sufficienza la rugosità specifica della superficie della pressofusione, così Vitesco Technologies è passata alla metrologia ottica per questa applicazione e oggi utilizza la tecnologia di Bruker Alicona nella produzione in serie. Il sistema di misura InfiniteFocusSL rileva anche le più piccole differenze di rugosità della superficie della pressofusione trattata al laser. Pertanto, le deviazioni nel processo di pulitura laser possono essere rilevate rapidamente ed è possibile reagire prontamente, ad esempio regolando i parametri del sistema.

Alicona InfiniteFocusSL utilizzato per la misura della rugosità delle superfici di pressofusione sabbiate al laser

Sistema di misura InfiniteFocusSL, utilizzato per la misurazione della rugosità delle superfici di pressofusione trattate al laser. Un software di classificazione aggiuntivo consente la separazione automatica in parti O.K. e parti NON O.K.. La valutazione si basa su una combinazione di dati di texture 2D e topografia 3D, che sono analizzati durante il processo di ispezione.

Riconoscimento automatico se componente OK o non OK

Il sistema di misura offre un ulteriore vantaggio che contribuisce in modo significativo all'efficienza dell'intera catena di processo. Si tratta di un'opzione di automazione basata sull'IA, che distingue automaticamente una superficie OK da una non OK. La valutazione corrispondente si basa su una combinazione di dati di texture 2D e dati topografici 3D, che sono analizzati durante il processo di ispezione. Utilizzando un cosiddetto classificatore, sia gli esempi positivi che quelli negativi (campioni di riferimento) sono insegnati al sistema di misurazione o al software di classificazione, che permette il riconoscimento automatico di pezzi pressofusi OK e non OK nel monitoraggio affiancato alla serie.

Bruker Alicona misura di componenti avdie-cast prima e dopo la pulizia laser

Componente pressofuso prima della pulizia laser (a sinistra) e dopo (a destra). Il processo di pulizia laser prepara la superficie per il successivo incollaggio all'alloggiamento dell'elettronica di un sensore di gas di scarico NOx.

Sequenza di misura automatica per ogni operatore in produzione

Un sistema di misura "adatto alla produzione" ha molte sfaccettature. Da un lato, c'è la necessità di fornire una corrispondente robustezza, velocità di misura e ripetibilità per l'uso in produzione. Dall'altro lato, c'è la necessità di una sequenza di misura che permetta ad ogni operatore in produzione di effettuare una misurazione senza avere una conoscenza specifica del sistema di misura. Automazione è una parola chiave orientata al futuro di Vitesco Technologies. Attualmente si sta lavorando con una misurazione semiautomatica, ma sono già in discussione ulteriori passi verso la completa automazione. Vitesco ha già valutato altre apparecchiature di misura di Bruker Alicona ed è giunta alla conclusione che i Cobot possono essere usati senza restrizioni.

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