Kvalita hodná Ligy mistrů ve velkoformátovém tlakovém lití

Zaměstnanci společnosti Handtmann kontrolují tlakově litý díl umístěný na souřadnicovém měřicím stroji.

Před několika lety se společnost Handtmann, rodinný podnik z Německa, připravila na budoucnost výroby kovů významnou investicí do zařízení pro velkoformátové tlakové lití. Toto rozhodnutí se vyplatilo: výrobci automobilů z celého světa se rychle zařadili mezi zákazníky společnosti Handtmann pro výrobu velkých odlitků. Průkopnická práce v oblasti odlévání se postupně rozšířila také na měřicí techniku a zajištění kvality, protože velkoformátové tlakové lití přináší v těchto oblastech zcela nové náročné úkoly a problémy. Pro zvládnutí těchto požadavků využívá společnost Handtmann optickou, dotykovou a rentgenovou měřicí techniku.

Společnost Handtmann má v Biberachu své kořeny již více než sto let, což je patrné v každém koutě jejího výrobního závodu: vysoce specializovaný a vyvíjený z generace na generaci. Společnost, která začínala v roce 1873 jako malá slévárna kovů, je dnes celosvětově působící technologickou skupinou v rodinném vlastnictví, kterou v současnosti řídí již pátá generace. Společnost se dlouhodobě specializuje na odlévání lehkých kovů. Společnost Handtmann, původně známá především výrobou klasických hliníkových tlakových odlitků, jako jsou olejové vany nebo skříně převodovek, se během desetiletí vypracovala mezi přední dodavatele komplexních konstrukčních dílů. Dnes je slévárna Handtmann skutečným průkopníkem. Jako první slévárna v Evropě disponuje vlastním zařízením pro velkoformátové tlakové lití, které umožňuje vyrábět velmi velké a vysoce integrované hliníkové díly v jediném kroku.

Jeden odlitek, mnoho výhod

Namísto odlévání a obrábění mnoha malých dílů s následnou montáží v několika výrobních krocích umožňuje velkoformátové tlakové lití výrobu komplexních konstrukčních dílů v jediném kroku. To přináší významné výhody. Velkoformátové tlakové lití výrazně zkracuje výrobní čas. Dříve bylo nutné vyrábět mnoho dílů paralelně, dočasně je skladovat, připravovat k montáži a svařovat. Dnes lze kompletní modul – například přední nebo zadní část vozidla – vyrobit přibližně za 100 sekund. Tato technologie zároveň umožňuje výrazně snížit hmotnost díky omezení spojovacích bodů, výztuh a překrývajících se oblastí materiálu. Nižší hmotnost znamená u elektromobilů delší dojezd, a tím i významnou konkurenční výhodu. Velkoformátové tlakové lití také snižuje náklady, protože jediný díl nahrazuje několik set nástrojů, přípravků a obráběcích kroků.

Současně však klade vyšší nároky na výrobu a kontrolu kvality. Velké, vysoce integrované díly jsou mnohem citlivější na odchylky výrobního procesu. Už v samotném procesu odlévání mají rozložení teploty, chování taveniny a tuhnutí výrazný vliv na výslednou kvalitu dílu. Zatímco u menších dílů lze některé odchylky kompenzovat, u velkých odlitků hrozí deformace, nerovnosti nebo rozměrové odchylky okamžitě. Součásti jsou velké, ale tenkostěnné, a proto citlivé na teplo, chladicí cykly nebo lokální namáhání materiálu.

Kromě toho mají při velkoformátovém tlakovém lití větší význam klasické vady odlitků, jako jsou pórovitost, smršťování, dutiny nebo praskliny. Lokální vada může ohrozit celý konstrukční díl. Proto je zapotřebí měřicí technika, která dokáže posoudit celý objem součásti, a nesoustředí se pouze na jednotlivé oblasti nebo bodová měření. Dalším často podceňovaným faktorem je manipulace s díly. Součást o délce několika metrů nelze jednoduše zvednout, otočit nebo změřit jako malý odlitek. Nesprávná manipulace, nevhodné skladování nebo i malé deformace během přepravy mohou způsobit měřitelné rozměrové odchylky.

Další informace o zajištění kvality odlitků

Automatizovaný optický 3D skener ZEISS snímá velký tlakově litý díl.

Od požadavků k řešení: Strategie zajištění kvality při velkoformátovém tlakovém lití ve společnosti Handtmann

Také v této oblasti je nutné vyvíjet nové postupy, protože zavedené procesy, metody a zařízení narážejí při součástech o délce několika metrů a složité tenkostěnné konstrukci na své fyzikální a technické limity. Sandro Langer, vedoucí kontroly kvality, vysvětluje: „Pro velkoformátové tlakové lití potřebujeme větší zařízení, nové procesy a systém řízení kvality navržený pro rychlou a srozumitelnou zpětnou vazbu. „Důležité pro nás bylo také propojení jednotlivých zařízení a sjednocení procesů měření napříč všemi pracovišti.“ V měřicí místnosti slévárny, která musí odpovídat novým rozměrům velkoformátových odlitků, sází společnost výhradně na inovativní řešení.

Souřadnicový měřicí přístroj ZEISS PRISMO kontroluje tlakově litý díl.

2D rentgenový systém ZEISS OMNIA GC umožňuje kompletní rentgenovou kontrolu velkých konstrukčních odlitků bez nutnosti jejich poškození. Systém spolehlivě detekuje pórovitost, smršťování a vnitřní vady v celém objemu součásti. Díky tomu lze včas rozhodnout, zda je díl vhodný pro další zpracování. Automatizovaný 3D měřicí systém ZEISS ScanBox opticky snímá celý povrch součásti a zobrazuje odchylky mezi skutečnými 3D souřadnicemi a CAD daty. Deformace a rozměrové odchylky jsou tak okamžitě patrné. Automatizace s využitím robotické techniky zajišťuje reprodukovatelné výsledky v krátkém čase, což je ideální pro rychlou zpětnou vazbu během výroby. A konečně souřadnicový měřicí přístroj ZEISS PRISMO umožňuje vysoce přesná dotyková měření i u velkých stacionárních odlitků. Díky tomu lze spolehlivě ověřit kritické funkční rozměry a tolerance obrábění, které jsou rozhodující pro schválení výrobcem a další mechanické zpracování.

Sandro Langer, vedoucí kontroly kvality společnosti Handtmann, stojí ve výrobní hale.

„Pokud jde o velkoformátové tlakové lití, hrajeme skutečně Ligu mistrů – a právě proto potřebujeme partnera, jako je ZEISS.“

Sandro Langer
Vedoucí kontroly kvality ve společnosti Handtmann

Pracovník společnosti Handtmann připravuje díl na rentgenovou kontrolu pomocí systému ZEISS OMNIA GC.

Nakonec bylo důležité i to, že většina automobilek již se společností ZEISS spolupracuje. Přínosem je snazší koordinace měření, srovnatelnější výsledky a rychlejší schvalování. Sandro Langer komentuje: „Když zákazník měří pomocí systému ZEISS a my měříme také pomocí systému ZEISS, nevzniká prostor pro nedorozumění ani diskuse.“ Společnost Handtmann zároveň hledala partnera, který zajistí dlouhodobou stabilitu investice a technologický rozvoj. Vedoucímu závodu Jensi Hansmeierovi bylo jasné, že zajištění kvality musí stát na partnerovi, „který bude určovat standardy ještě za pět nebo deset let“. Celkový obraz doplňuje široké portfolio produktů a rychlá technická podpora. Sandro Langer to shrnuje takto: „Pokud jde o velkoformátové tlakové lití, hrajeme skutečně Ligu mistrů – a právě proto potřebujeme partnera, jako je ZEISS.“

Handtmann: Kvalita hodná Ligy mistrů ve velkoformátovém tlakovém lití

Blokovaný obsah třetí strany

Jeden odlitek, mnoho výhod