Gamma Aerospace: Messtechnische Upgrades

Ein Unternehmen der Luft- und Raumfahrtindustrie erweitert seine Prüfmöglichkeiten mit zwei neuen Geräten von KEYENCE. Gamma Aerospace LLC hat die Profilprojektorversion von KEYENCE, den digitalen Messprojektor der Modellreihe IM, und das 3D-Fertigungsmesssystem der Modellreihe XM eingeführt. Gamma Aerospace steigerte sofort die Effizienz von Prüfungen und stellte dabei gleichzeitig Präzision und die Einhaltung von Vorschriften sicher.

Gamma Aerospace LLC stellt große Teile her: Stringer und Verstrebungen, Türen und Zugangsklappen, Sitzschienen, Holme und vieles mehr. Einige Teile sind länger als ein Pickup-Truck. Wenn ein Teil für den Bau eines Verkehrsflugzeugs, eines Hubschraubers oder eines Militärflugzeugs verwendet wird, stehen die Chancen gut, dass es von Gamma stammt.

Aber der Hersteller aus Mansfield, Texas, stellt auch viele Kleinteile her, zum Beispiel Halterungen und Beschläge, die benötigt werden, um größere Strukturteile zu einem funktionierenden Flugzeug zusammenzubauen. Diese Produktvielfalt war das Problem, mit dem der Direktor für Qualität und Betrieb von Gamma, Jason Jackson, konfrontiert war: Wie kann man Kleinteile in einem auf den Makrobereich ausgerichteten Geschäft messen?

„Unser Bereich für digitale Prüfungen verfügt über eine Reihe von Messgeräten, darunter 3D-Koordinatenmessgeräte (KMGs) und tragbare Prüfarme, aber selbst unser kleinstes KMG hat ein 2,4 m großes Bett, und der Arm hat einen Prüfbereich von 1,8 m“, sagt er. „Sie eignen sich gut für unsere größeren Teile, aber wir bearbeiten auch sehr viele kleine Teile mit engen Toleranzen. Wir fanden es zeitaufwändig und etwas umständlich, eine riesige Messmaschine für Teile einzurichten, die in die Handfläche passen.“

Eines dieser Teile war ein dreieckiger, 5,0 cm langer Metallclip, der für den F-35-Kampfjet von Lockheed bestimmt ist und den Gamma in einer Stückzahl von 300 Teilen pro Monat herstellt. Bis vor kurzem prüfte ein Mitglied von Jacksons Team eine repräsentative Stichprobe jeder Produktionscharge auf einem der KMGs. Da die Teile jedoch später kadmiert werden sollten, war es notwendig, jede der drei eng tolerierten Bohrungen eines Teils zu 100% zu prüfen, um sicherzustellen, dass sie die Toleranzanforderungen nach der Beschichtung erfüllen würden.

„Der KMG-Teil des Prüfprozesses war nicht besonders lang, vielleicht 10 Minuten oder so, aber wir mussten eine Innenmikrometerschraube verwenden, um alle Bohrungen zu überprüfen“, erklärt Jackson. Jackson erkannte, dass Gamma Aerospace die gesetzlichen Bestimmungen für den Jet einhalten musste, aber die Ineffizienz der manuellen Prüfung von 900 Bohrungen war eklatant. Jackson wusste, dass dieser Prozess geändert werden musste. „Stellen Sie sich vor, Sie müssten dreihundert Teile mit je drei Bohrungen von Hand prüfen – das sind 900 Bohrungen pro Auftrag. Das hat mich auf die Idee mit dem Profilprojektor von KEYENCE gebracht.“

Jackson ist von Beruf Chemiker. Er hatte in der Vergangenheit bereits die Digitalmikroskope von KEYENCE verwendet und sagt, er liebe die Geräte von KEYENCE. Als der örtliche Systemspezialist ihn auf den digitalen Messprojektor der Modellreihe IM, den automatischen Profilprojektor der nächsten Generation, ansprach, empfing Jackson ihn zu einer Vorführung.

Es ging aber nicht nur darum, einen effizienten Weg zu finden, um Kleinteile zu prüfen. Jackson wurde auch von einem Problem geplagt, das praktisch alle Fertigungsunternehmen kennen: qualifizierte Mitarbeiter zu finden, in seinem Fall Prüfpersonal. Jackson wusste, dass die Einführung neuer Technologien bei Gamma Aerospace die Kosten für die Ausbildung und Einstellung neuer Prüfer für sein Team in die Höhe treiben könnte.

Glücklicherweise fand er bald einen Weg, beide Probleme zu lösen. Bei der Vorführung mit KEYENCE sah Jackson, wie die IM-Systeme nach dem einfachen Prinzip des Platzierens und Knopfdrückens Messungen durchführen. Er erkannte sofort, dass es nicht nötig war, einen Spezialisten zu engagieren, der einen komplexen Messprojektor bedienen musste.

Er sah auch, dass der digitale Messprojektor der Modellreihe IM bis zu 300 Abmessungen an bis zu 100 Teilen in Sekundenschnelle misst. Jackson konnte es kaum glauben, da er zuvor 10 Minuten an 3 Bohrungen für den Kampfjet von Gamma Aerospace gearbeitet hatte.

Jackson wusste: Wenn er verstand, wie das IM bedient wird, würden dies auch seine derzeitigen Kollegen bei Gamma Aerospace verstehen. Seine Sorge, neues Prüfpersonal zu finden, zerstreute sich, als er erkannte, dass er nicht außerhalb des Unternehmens nach qualifizierteren Prüfern suchen musste. Jackson sah auch, dass die Werkzeuge alle mühsamen statistischen Analysen übernahmen. Das IM von KEYENCE erstellt statistische Modelle, Diagramme und Histogramme, für deren Nutzung und Verständnis keine spezialisierten Techniker erforderlich sind.

Seit 1971 hat sich Gamma Aerospace einen Namen als führendes Unternehmen in der Herstellung von Komponenten für den Luft- und Raumfahrtbereich gemacht. Mit seinen umfangreichen Bearbeitungsmöglichkeiten sowie seiner Kompetenz im Tiefziehen, Umformen, Biegen und Montieren hat das Unternehmen Kunden wie Boeing, Bell Helicopter, Spirit AeroSystems und andere gewonnen.

Das einstige Familienunternehmen Gamma wurde im März 2017 von der in Chicago ansässigen privaten Investmentfirma Ashland Capital Partners übernommen. Seitdem hat das Unternehmen stark in neue Ausrüstung und Fertigungstechnologie investiert. Während einer Vorstandssitzung Ende letzten Jahres, bei der es um die Bedürfnisse der Abteilung ging, wurde Jackson gebeten, seine größte Hürde für die Zukunft zu definieren.

„Obwohl wir über eine großartige Ausrüstung verfügten, fehlten uns definitiv die richtigen Werkzeuge, um die kleineren Teile zu messen“, sagt er. „Aber selbst wenn wir diese Werkzeuge gehabt hätten, war unser größter Engpass der Mangel an qualifizierten Prüfern. Als der Vorstand mich also fragte, was ich tun würde, um die Situation zu lösen, erzählte ich ihm von den KEYENCE-Geräten und erklärte ihm, dass diese nicht nur unsere Probleme mit Kleinteilen lösen würden, sondern auch so einfach zu bedienen sind, dass wir auch weniger erfahrene Mitarbeiter für die Bedienung einsetzen könnten.“

Die Antwort des Vorstands: „Warum haben Sie das noch nicht gekauft?“

Jackson reagierte sofort auf die Zustimmung des Vorstands. Er bestellte einen digitalen Messprojektor der Modellreihe IM von KEYENCE sowie das 3D-Fertigungsmesssystem der Modellreihe XM für einfache 3D- sowie Form- und Lagetoleranzmessungen. Das handgeführte KMG der Modellreihe XM erwies sich als ebenso einfach zu bedienen wie das IM. Das handgeführte Design erforderte nur drei einfache Schritte: Teil auswählen, Messstelle mit dem Messtaster berühren und Knopf drücken.

Jacksons Kollegen von Gamma Aerospace haben sich mit der neuen Technologie vertraut gemacht. Das KMG bietet eine einfach zu erreichende Messung von Abständen, Winkeln und Parallelität.

Außerdem sah Jackson, dass das KMG über die gleichen statistischen Möglichkeiten der grafischen Darstellung, Analyse und Aufzeichnung verfügte wie das IM während der Vorführung. Jackson schätzte auch, dass die KMGs und IMs von KEYENCE NIST-rückführbar sind und enge Fehlertoleranzen aufweisen. Anfang 2019 waren sie damit beschäftigt, Teile mit beiden Geräten zu messen. Im Hinblick auf den bereits erwähnten dreieckigen Clip sagt er, dass das IM nicht nur deutlich schneller ist als die vorherige Prüfmethode, sondern auch viel genauer.“

„Wir können jetzt ein komplettes Teil in nur ein paar Minuten prüfen, und die Messung der Bohrungen dauert buchstäblich nur ein paar Sekunden“, sagt er. „Wir brauchen das Teil nicht einmal auszurichten oder festzuklemmen – wir legen einfach das Teil oder sogar mehrere Teile auf den Objekttisch und drücken den Knopf. Der Profilprojektor von KEYENCE findet alles, was sich auf dem Objekttisch befindet, identifiziert ein vordefiniertes Schlüsselmerkmal, richtet das Teil elektronisch aus und beginnt mit der Messung. Die Maße werden automatisch aufgezeichnet, und jeder, der ein grünes von einem roten Licht unterscheiden kann, kann das Gerät bedienen.“

Das Team hat seit der Einführung von IM und XM Dutzende von weiteren Teilen programmiert. Da die KEYENCE-Geräte so einfach zu bedienen sind, konnte Jackson einen der CNC-Maschinenbediener von Gamma aus der Werkstatt in die Qualitätskontrolle versetzen, um ihn als Prüfer auszubilden. Während der angehende Qualitätskontrolltechniker die Prüfsysteme bedient, können seine erfahreneren Kollegen nun an den größeren Teilen der Werkstatt arbeiten.

„Die Programmierung ist super einfach, die Software verfügt über eine Reihe verschiedener Messroutinen und es gibt sogar eine Importfunktion, mit der wir CAD-Dateien importieren und als Ausgangspunkt verwenden können“, sagt er. Und es ist wahr: CAD-Zeichnungsdaten im DXF-Format können einfach und schnell importiert werden, um Messprogrammdateien zu erstellen. Die 3D- und 2D-CAD-Dateien wiederum ermöglichen eine nahtlose Fehlersuche, den 3D-Druck von Teilen und Reverse Engineering.

„Speziell für dieses Objekt war das eine enorme Verbesserung, aber der Profilprojektor und die KMG-Einheiten von KEYENCE sind schlichtweg der Hammer. Um ehrlich zu sein war ich anfangs etwas besorgt über die Einführung einer neuen Technologie in unseren Gerätebestand, vor allem wenn man bedenkt, wie sehr wir uns immer auf unsere konventionellen KMGs verlassen haben, aber alle in der Abteilung waren sofort begeistert. Jetzt lieben sie KEYENCE einfach.“

Insgesamt ist die Effizienz von Gamma Aerospace seit der Einführung des IM und des KMG von KEYENCE im Jahr 2019 sprunghaft angestiegen. Die Zeit für Prüfungen oder Messungen und Aufzeichnungen ist von Stunden auf wenige Sekunden gesunken. Und angesichts der strengen Vorschriften für die Luft- und Raumfahrtindustrie, in der es um Leben und Tod gehen kann, kann Gamma Aerospace sicher sein, dass es nicht zu versehentlichen menschlichen Fehlern kommt, mit denen gegen die gesetzlichen Vorgaben verstoßen würde. Außerdem muss Jackson nicht befürchten, den Vorstand in Zukunft um mehr Budget bitten zu müssen. Für Gamma Aerospace fallen keine laufenden Kosten an, d. h. kostenlose Software-Upgrades und Rezertifizierung der automatischen Kalibrierung. Möchten Sie sehen, wie KEYENCE anderen Unternehmen geholfen hat, ihre Abläufe zu verbessern? Sehen Sie sich hier unsere Fallstudien an.