"Od naszych produktów zależy ludzkie życie. Z tego powodu jakość jest naszym priorytetem, a także kierunkiem skupienia naszych działań produkcyjnych. Z tego też powodu potrzebujemy najlepszych technologii i narzędzi pomiarowych " - mówi Jarosław Muchajer - menedżer Kontroli Jakości w TRW Automotive. Jest on odpowiedzialny w fabryce TRW w Bielsku-Białej za najbardziej skomplikowane i kosztowne (zaraz po silniku) komponenty auta – za układy kierownicze. Elektroniczne wspomaganie kierownicy z przekładnią pasową w większych pojazdach i modelach luksusowych jest bardzo często spotykane. Jeden z jej głównych elementów – nakrętka ze śrubą kulową – jest umieszczony poziomo pomiędzy przednimi kołami samochodu i przemieszcza się w lewo lub w prawo w zależności od obrotu kierownicy. Jest on obsługiwany przez silnik elektryczny, który napędza przy pomocy paska klinowego nakrętkę osadzoną na śrubie kulowej. TRW w dziewięciu etapach procesu produkcyjnego wytwarza ten detal z pręta surowej stali, na którym nacinane jest uzębienie, walcowana i szlifowana część śrubowa, a następnie jest on utwardzany i prostowany pod ciśnieniem. Na koniec jest skręcany z nakrętką kulową, która jest również wytwarzane w innym skomplikowanym procesie.

Połączenie produkcji i techniki pomiarowej
Błędy w produkcji śrub kulowych nie prowadzą jedynie do nieprzyjemnych dźwięków podczas jazdy, ale przede wszystkim zwiększają ryzyko wypadku, jeżeli układ kierowniczy zbyt łatwo lub ciężko pracuje, zacina się lub nadmiernie zużywa na skutek silnego tarcia. Dlatego Jarosław Muchajer i jego koledzy uważnie monitorują produkcję listew. Oprócz regularnych testów wytrzymałościowych i zmęczeniowych oraz pomiarów geometrii, również monitorowane są parametry kształtu i chropowatości powierzchni. Śruba kulowa musi spełniać tolerancje okrągłości na poziomie nieprzekraczającym 5 mikrometrów, 10 mikrometrów przy pomiarze średnicy, a tylko 0,1 mikrometra przy pomiarze chropowatości powierzchni. Oprócz cech, które muszą zostać zmierzone, aby spełnić minimalne wymagania producentów samochodów, menedżerowie jakości dodali własne, kolejne parametry w celu jeszcze lepszej kontroli i bezpieczeństwa. Łącznie mierzone jest 110 cech na każdym losowo wybranym z produkcji detalu.

Śruby kulowe schodzą z linii produkcyjnej w Bielsku-Białej co 40 sekund. Losowo wybrane próbki są przenoszone do laboratorium pomiarowego dwa lub trzy razy na zmianę, na każdym etapie ich obróbki. Jeśli choć jeden parametr przekracza tolerancję, cała linia produkcyjna jest zatrzymywana na czas wprowadzenia korekt i uruchamiana po dodatkowych pomiarach potwierdzających, że wszystko jest w granicach tolerancji.
Każda minuta przestoju jest kosztowna dla firmy. Wartość sprawnej kontroli jakości jest zatem odpowiednio doceniana: "Nasz proces pomiarowy jest częścią procesu produkcji", wyjaśnia Tomasz Wadoń, który jest odpowiedzialny za Laboratorium Pomiarowe w Bielsku-Białej. "Jeśli coś nie działa prawidłowo, musimy wstrzymać produkcję. Dlatego niezawodność maszyn pomiarowych ma tu kluczowe znaczenie."

Wyznaczanie standardów
Gdy w 2012 roku otwierano fabrykę w Bielsku-Białej i przyszedł czas, aby dokonać wyboru systemów do pomiaru kształtu i chropowatości powierzchni oraz maszyny współrzędnościowych, dyrektorzy zakładu mogli oprzeć się już o własne doświadczenie z innego zakładu TRW w Czechowicach-Dziedzicach (7 km od nowej lokalizacji). Tam już w 2001 roku wdrożono współrzędnościową maszynę Zeiss PRISMO. Druga taka maszyna została zakupiona 6 lat później. Maciej Kawiak - były kierownik Laboratorium Metrologicznego w Czechowicach, wspomina: "Informacja o  wysokiej dokładności i niezawodności tego urządzenia szybko rozniosła się w całej firmie. Pomiary z Czechowice-Dziedzice zostały szybko wykorzystane jako punkt odniesienia dla innych zakładów TRW na całym świecie: "Gdy ktoś wątpił w swoje wyniki pomiarów, wysłali nam część do pomiarów”.
Obecnie ultraprecyzyjna współrzędnościowa portalowa maszyna pomiarowa Zeiss PRISMO jest częścią standardowego wyposażenia w TRW Automotive. Dwie nowe jednostki zostały zainstalowane w fabryce w Bielsku-Białej w 2013 roku oraz 2014 roku i są wspierane przez portalowe maszyny pomiarowe ZEISS ACCURA II i znacznie mniejszą ZEISS DuraMax. Maszyny są wykorzystywane do kontroli jakości losowego pobierania próbek, inspekcji komponentów przychodzących i pomiarów części prototypowych.

PRISMO ultra służy przede wszystkim do regularnych pomiarów próbek losowych elementów układów kierowniczych, dla których są ustalane szczególnie wąskie tolerancje, które muszą być przestrzegane - jak np. śruby kulowe. Kontrole obejmują średnicę, okrągłość, kształt i współosiowość, czyli weryfikację osi obrotu.
Główna zaleta wszystkich maszyn ZEISS, w tym PRISMO, DuraMax i ACCURA II to fakt, że dotykowe głowice skanujące szybko oddają całą geometrię mierzonej części, w przeciwieństwie do pomiarów punktowych.
Stoły obrotowe, które TRW wykorzystuje na prawie wszystkich swoich współrzędnościowych maszynach w polskich fabrykach, są dodatkową wartością dla firmy. Pozwalają obracać mierzoną część we właściwym kierunku i ustawiać ją optymalnie do głowicy pomiarowej bez konieczności interwencji operatora: "Geometria śruby kulowej jest bardzo złożona i musi być mierzona z różnych kątów”-  menedżer Laboratorium Tomasz Wadoń. "Stół obrotowy jest więc doskonałym rozwiązaniem."

Mniej niż 0,1 mikrometra
Oprócz współrzędnościowych maszyn pomiarowych TRW w Bielsku-Białej wykorzystuje również trzy inne urządzenia ZEISS: SURFCOM 1500 i SURFCOM 5000 do pomiaru konturu i chropowatości powierzchni. Bez tych urządzeń pomiarowych produkcja niektórych elementów nie byłaby możliwa. Kontur i chropowatość powierzchni są czynnikami związanymi bezpośrednio z funkcjonalnością, zwłaszcza dla komponentów takich, jak śruby kulowe. Od momentu wdrożenia SURFCOM 5000 kilka miesięcy temu firma jest w stanie zmierzyć chropowatości mniejszej niż 0,1 mikrometra.

Tomasz Wadoń i jego koledzy doceniają możliwości systemu: "Gdyby ktoś powiedział mi kilka miesięcy temu, że będziemy kiedykolwiek zmierzyć wartości poniżej 0,1 mikrometra, pomyślałbym, że jest szalony." Większość pomiarów wyrywkowych próbek nie jest wykonywanych przez techników pomiarowych, ale przez operatorów. Pracownik produkcji, który przynosi część do pomiaru, sam mocuje ją na maszynie pomiarowej dzięki użyciu specjalnych systemów mocowań. Następnie uruchamia odpowiedni program pomiarowy przygotowany wcześniej przez techników. Pomiar 110 charakterystyk trwa 30 minut. Przyrząd do pomiaru konturów i chropowatości powierzchni potrzebuje jeszcze dodatkowych 5 minut na swoje testy.

Oprogramowanie i usługi
Podczas wyboru maszyny równie ważne jak jej precyzja i szybkość było oprogramowanie i serwis. TRW wykorzystuje oprogramowanie pomiarowe CALYPSO na wszystkich swoich współrzędnościowych maszyn pomiarowych. To oprogramowanie umożliwia technikom pomiarowym na pracę bezpośrednio z danymi CAD. Wysoko wyspecjalizowane opcje oprogramowania, takie jak pomiar śrub kulowych i uzębienia są również bardzo ważne.

Serwis jest również czynnikiem istotnym dla TRW, ponieważ laboratorium działa 24 godziny na dobę. Jeśli wystąpią jakiekolwiek problemy, technicy pomiarowi muszą być w stanie skontaktować się z pracownikami serwisu przez całą dobę. Manedżer laboratorium Tomasz Wadoń podkreśla, że dostępność specjalistów ZEISS w każdej chwili, zaledwie 50 kilometrów od Bielska-Białej miała olbrzymie znaczenie. W razie potrzeby mogą być szybko na miejscu, na przykład przy awarii maszyny pomiarowej. Na wszelki wypadek TRW serwisuje regularnie swoje systemy dwa razy w roku w celu wykrycia ewentualnych problemów, zanim one wystąpią. Stanie się to jeszcze ważniejsze w ciągu kilku najbliższych miesięcy, gdy druga linia produkcyjna przejdzie w tryb online. Pozwoli to na zwiększenie produkcji listew do ​​wspomagania układu kierowniczego do miliona rocznie. Oznacza to również, że nowe maszyny pojawią się w laboratorium pomiarowym – trzeci ZEISS PRISMO ultra został już zamówiony.

Więcej o maszynie ACCURA <tutaj>
Więcej o maszynie PRISMO <tutaj>
Więcej o maszynie DuraMax <tutaj>

www.zeiss.pl