Precisiebeurs PTWB Meten

Meten is meer dan weten

Metrologie verovert stilaan haar plek in het engineeringproces. In plaats van een kwaliteitscontrole aan het eind van een productielijn fungeren moderne meetsystemen steeds vaker als inline voelsprieten die waardevolle data verstrekken waarmee producenten hun proces vroegtijdig kunnen bijsturen. 100 procent inspectie is in zicht.

‘We moeten af van het idee dat metrologie er alleen is om te bepalen of een onderdeel goed is of niet’, stelt Johannes Mann van Hexagon. Van oudsher bestaat die gedachte, maar volgens Mann gaat metrologie tegenwoordig veel verder. ‘Je wilt niet alleen checken of de maatvoering binnen de opgegeven toleranties valt. Je wilt ook weten of er wellicht een drift is in de productiemachines. Wellicht worden de onderdelen die uit je productieproces komen, steeds iets kleiner. Hoewel ze nog binnen tolerantie blijven, kan het dan heel waardevol zijn om je procesparameters nog eens goed onder de loep te nemen.’

Ook Tom Boogers van ZEISS Industrial Quality Solutions ziet die trend. ‘Vroeger stond een 3D-meetmachine in een aparte kamer waar de eindcontrole plaatsvond. Dat zie je nog steeds heel regelmatig maar metingen zijn nu veel vaker ook onderdeel van het productieproces’, aldus Boogers. ‘Offline metingen zijn namelijk omslachtig en openen de deuren voor fouten en beschadigingen. De meettechnieken zijn zodanig verbeterd dat inline metingen nauwkeurig en snel kunnen worden uitgevoerd. Moderne inline meetoplossingen geven een absolute nauwkeurigheid en kunnen trends identificeren. Zo krijg je veel sneller feedback en kun je het productieproces eerder bijsturen.’

Schuifmaat met Bluetooth

Om te profiteren van de voordelen die moderne meetsystemen bieden, hoeven gebruikers niet eens al hun processen en procedures op zijn kop te zetten. ‘Je kunt beginnen met zoiets simpels als een schuifmaat’, weet Erwin Andes van Andes Meettechniek. ‘Tegenwoordig zijn die uitgerust met Bluetooth waardoor de metingen die je doet, direct en automatisch kunnen worden geregistreerd. Operators langs de productielijn doen die metingen toch al. Nu kun je al die data uit je proces halen en eventuele fouten ondervangen.’

Jan Klingen van Hexagon vult aan: ‘We helpen klanten om beslissingen te nemen op basis van data. Dat haakt aan op de trend naar duurzaamheid. Uit metingen kan bijvoorbeeld blijken dat een freeskop slijtage begint te vertonen. Nu meet je hoe hij presteert en pas je de machine-instructies aan waardoor je er meer componenten mee kunt maken en je rendement omhoog gaat. We gaan van preventive naar predictive.’

Volgens Mann is automatisering een verplicht instrument gezien de veranderende demografie. ‘De productiviteit moet worden verhoogd, terwijl het gebrek aan geschoolde arbeidskrachten moet worden aangepakt’, zegt Mann. ‘Geautomatiseerde en gerobotiseerde inspectiesystemen spelen een cruciale rol in deze transitie. Elektrische auto’s zijn een van de megatrends in de industrie. Daarom worden miljarden euro’s besteed aan het bouwen van gigantische fabrieken voor batterijen. Die productieprocessen zijn nog niet erg volwassen, dus de inspectie-inspanningen zijn enorm en kunnen alleen worden gerealiseerd met geautomatiseerde systemen. Automatisering is geen vraag; automatisering bepaalt of een bedrijf blijft of niet.’

Van tactiel naar contactloos

Boogers constateert dat de industrie sterk veranderd en dat meettechnieken en kwaliteitscontrole daarin meegaan. ‘Nieuwe technologieën, nieuwe productiemethodes, die scheppen allemaal nieuwe uitdagingen’, aldus Boogers en hij verwijst naar de elektrificatie van auto’s. ‘Een elektromotor bevat veel minder onderdelen dan een verbrandingsmotor. Minder meetwerk, dus een slechte zaak voor metrologiebedrijven, zou je wellicht zeggen. Maar voor batterijen en alle elektronica zijn ook inspectietechnieken nodig. Ik zie daar – maar ook in andere industrieën - een verschuiving van mechanische naar elektronische metingen, met bijvoorbeeld CT-scanners, optische meetsystemen of elektronenmicroscopen.’

Klingen ziet dezelfde trend van tactiele naar contactloze meetoplossingen ‘Waar vroeger meestal werd gekozen voor een probe waarmee je een object moest aanraken, daar valt nu het dubbeltje vaker de kant op van contactloze systemen. Je haalt er heel veel meer data mee op’, aldus Klingen. ‘We combineren de twee methodes regelmatig in één machine tot een multisensorsysteem waardoor de voordelen van meerdere technieken allemaal uit de verf komen. Met een tactiel systeem meet je wellicht vijf punten in een vlak maar dat is natuurlijk geen goede representatie van dat onderdeel. Met een laser haal je bijvoorbeeld zeshonderdduizend punten in een seconde binnen. Dan krijg je een digitale representatie van het onderdeel dat je hebt gebouwd.’

Andes vult aan: ‘Contactloze meettechnieken zijn lang niet meer zo omslachtig als vroeger. Ook transparante objecten kun je ermee meten. Qua nauwkeurigheid zitten ze echter nog niet in de buurt van mechanische metingen. Met een interferometer kun je weliswaar heel precies meten, maar die is lang niet overal voor geschikt.’

Niet nauwkeuriger

Opvallend is wat Andes zegt over de nauwkeurigheid van moderne meetsystemen. ‘Eigenlijk kunnen we niet preciezer meten dan een jaar of vijftien geleden’, stelt Andes. ‘We lopen in de industrie tegen een natuurlijke grens aan. Het gaat al heel lang over micrometers, halve micrometers of tienden van micrometers. In een cleanroom of een nationaal lab kan het natuurlijk beter, maar voor een normale werkplaats is dat het hoogste dat je kunt halen.’

En Andes legt uit waarom. ‘Soms zie ik een geconditioneerde werkplaats waar het constant 20 graden is. Maar in de zomer als het buiten 30 graden is, is het binnen stiekem 21 graden. En dat maakt heel veel uit als je op zoek bent naar de laatste micrometer. Je kunt daarvoor tot op zekere hoogte corrigeren door de uitzettingscoëfficiënt mee te nemen maar die is niet zo maar bekend, want het ene staal is het andere niet. Het lukt alleen om beter te meten als het proces helemaal geconditioneerd is.’

CT-inspectie

Contactloze meetoplossingen zoals video- en laserscanners worden wel steeds nauwkeuriger. Een nieuwe ster aan dat firmament is CT-inspectie. ‘De technologie is natuurlijk niet nieuw maar pas de afgelopen vijf jaar zie je CT-toepassingen in de industrie’, weet Mann. ‘Het voordeel van CT is dat je niet alleen het oppervlak in kaart kunt brengen maar ook informatie krijgt over de binnenkant van de onderdelen. Denk aan de poreusheid van een gegoten stuk of de interne structuren in een 3D-geprint object. Je kunt via simulatiesoftware bijvoorbeeld bepalen of de gemeten poreusheid voldoende is en het onderdeel sterk genoeg gaat zijn. Dat is natuurlijk duurzamer want hoe meer je kunt goedkeuren, hoe minder je hoeft weg te gooien.’

Medisch en semicon

Groeimarkten ziet Boogers in de medische industrie en de semicon. ‘Vanuit de medische sector krijgen we steeds meer vraag naar driedimensionale kwaliteitscontroles. Dat komt onder meer door de vergrijzing. Daardoor moeten er meer implantaten, diagnostische toestellen et cetera worden doorgemeten. Het is een zeer sterk gereguleerde industrie met strikte auditeisen. Dat vraagt een aanpassing van meetspecialisten; ZEISS kan daarin mee.’

‘Een Europees, maar zeker een Nederlands fenomeen is de semicon’, vervolgt Boogers. ‘De vraag naar semiconproducten is groot. Door de toegenomen digitalisering is er een tekort aan chips ontstaan, met lange levertijden als gevolg. Dat is nog eens in een stroomversnelling gekomen door de coronacrisis.’ Die trend levert niet alleen veel werk op voor ZEISS SMT dat de optica voor de ASML-machines maakt. ‘De groei zet een hoge druk op alle toeleveranciers om in rap tempo op te schalen. Meer productiecapaciteit betekent ook meer meetcapaciteit. De laatste één à twee jaar is die sector booming, ook voor meetspecialisten zoals ZEISS IQS.’

Meer ontdekken over metrologie en de toepassingen in de Precisietechnologie? Breng een bezoek aan de Precisiebeurs op 16 en/of 17 november 2022 in de Brabanthallen.

Registreer gratis uw bezoek