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Qualität in der Metallbearbeitung
von Kai Mönch
Ein Siegel, welches ursprünglich qualitativ minderwertige Exporte aus Deutschland kennzeichnen sollte, hat bis zum heutigen Tag große Bedeutung.
Made in Germany
Entgegen des ursprünglichen Gedankens ist der Slogan auch international ein Ausdruck qualitativ ausgezeichneter Produkte in nahezu allen Branchen. Dies gilt auch für die Metallbearbeitung, deren Produkte häufig in sicherheitsrelevante Waren der Automobil-, Bau- oder Maschinenbauindustrie einfließen.
Neben diesen Sicherheitsaspekten dient ein hoher Qualitätsstandard wie in vielen anderen Branchen natürlich auch zur Sicherstellung der Kundenanforderungen und deren Zufriedenheit. Ganz im Allgemeinen müssen hier natürlich in erster Linie die Spezifikationen, Normen und Toleranzen eingehalten werden, die der Endkunde fordert. Auf der anderen Seite ist der Anspruch an die Qualität stets auch die frühzeitige Erkennung von Mängeln und Fehlern, um teure Nacharbeiten und Neufertigung von Bauteilen zu vermeiden.
Doch welche Punkte sind nun speziell im Bereich der Metallverarbeitung zu beachten?
Für die Herstellung von Metallbaukomponenten ist bekanntlich der zentrale Werkstoff das Metall selbst – in der Praxis sind das in der Regel Stahl, Edelstahl und Aluminium. Bevor es in die Verarbeitung geht und damit im Nachgang die Funktionalität des späteren Bauteils gewährleistet werden kann, sind im Vorfeld Prüfungen am Werkstoff notwendig. Im Zuge des Materialeingangs eines metallverarbeitenden Betriebs werden mittels Sichtprüfung Materialfehler wie Risse, Einschlüsse oder Rost geprüft. Solche Fehler sollten – je nach späterer Verwendungsart – unbedingt vermieden werden, da solche Mängel immer auch Schwachstellen am Material selbst darstellen, sodass es schneller zu Materialermüdung kommen kann. Wesentlich für die spätere Zweckerfüllung des Bauteils ist natürlich auch die chemische und physikalische Zusammensetzung des Blechs, welche nicht durch bloße Betrachtung bestimmt werden kann. Hierfür gibt es Abnahmeprüfzeugnisse oder Werkszeugnisse, welche beispielsweise die Erfüllung des gewünschten Kohlenstoffgehalts oder der Zugfestigkeit bescheinigen. In Zeiten der Handelsembargos mit – zum Beispiel – Russland spielen auch ethische Gesichtspunkte eine Rolle, da viele Abnehmer eine Verarbeitung von russischem Stahl ablehnen.
Prozessüberwachung zur Qualitätssicherung
Ein ebenso wichtiger Bestandteil zur Sicherstellung der Qualität ist die Prozessüberwachung im Allgemeinen. Da bei der Verarbeitung von Metallen mittlerweile ein immenser Automatisierungs- und Digitalisierungsapparat zum Tragen kommt und die Stetigkeit der Kundenanforderungen eine immer zentralere Rolle einnehmen, sind funktionsfähige und kalibrierte Maschinen und Geräte, um eine präzise Bearbeitung zu gewährleisten unabdingbar. Zusätzlich werden hier mittels Sensoren und Software relevante Parameter bei der Verarbeitung überwacht. Aber auch beim Mensch selbst wird versucht über Prozesskontrolle die Konsistenz seiner Ergebnisse und die Qualität seiner Arbeit zu fördern. So werden Arbeitsanweisungen oder Prozessbeschreibungen vorgefertigt und geschult, um gleichbleibende Ergebnisse des Personals sicherzustellen.
Messmittel
Während der eigentlichen Produktion erfolgen verschiedene Zwischenprüfungen, die häufig auf die Form- und Maßgenauigkeit des Bauteils abzielen. Je nach Bauteil, dessen Größe oder Stückzahl kommen zur Prüfung der Qualität verschiedene Messwerkzeuge wie Messschieber zur Bestimmung von Längenmaßen im Milli- und Zehntelmillimeter- oder Mikrometermessschrauben im Mikrometerbereich sowie 3D-Koordinatenmessgeräte für größere Anwendungszwecke zum Einsatz. Bei gebogenen Bauteilen werden häufig Winkelmessgeräte verwendet, die den jeweiligen Winkel zwischen zwei Schenkeln bestimmen können. Bei modernen Biegemaschinen erfolgt eine solche Winkelmessung häufig maschinengestützt über entsprechende Sensoren.
Schweißnähte prüfen
Besonders spannend sind jedoch Prüfungen eines Bauteils, das mittels Schweißen vormals aus zwei oder mehreren Bauteilen zu einem gefügt worden sind. Um die Festigkeit und Stabilität der Schweißverbindung genau festzustellen zu können, ist die beste Variante immer noch die Zerstörungsprüfung. Durch Zerstörung der geschweißten Verbindung lassen sich immer noch die genauesten Aussagen über die Qualität der Schweißverbindung entnehmen. Mittlerweile gibt es jedoch bereits qualitativ hochwertige, zerstörungsfreie Prüfung wie Röntgen- oder Ultraschallprüfungen. Hierfür werden spezielle Maschinen benötigt, die solche Prüfungen ermöglichen. In der Praxis finden sich darüber hinaus sogenannte Farbeindringprüfungen, bei dem ein farbiges Mittel Risse oder Hohlräume sichtbar macht. Auch eine Sichtprüfung ist ein zugelassenes Prüfverfahren von Schweißverbindungen.
Oberflächen prüfen
Die bis dato genannten Messverfahren sind lediglich ein Auszug und die in der Praxis mitunter am häufigsten genutzten. Derartige Prüfungen können selbstverständlich je nach späterer Nutzung variieren. So nehmen gerade im Medizintechnik-, Luft- und Raumfahrt sowie im Lebensmittelbereich auch oberflächentechnische Anforderungen eine zentrale Rolle ein. So wird zum Beispiel Rauheit und Oberflächenglanzgrad häufig mit speziellen elektro-physikalischen Geräten gemessen. Besonders für die Lebensmittelindustrie ist das wichtig, damit keine Partikel in den winzigen Unebenheiten der Oberfläche hängen bleiben. Bei beschichteten Bauteilen spielt auch die Schichtdicke des aufgetragenen Lacks eine gravierende Rolle.
So wichtig kann das ja nicht sein, mag man denken. Aber:
Ist die Farbschicht zu dick und das Volumen des Bauteils somit zu groß, kann es sein, dass sich ein Bauteil nicht mehr korrekt verbauen lässt.
Das wäre der Worst-Case.
Die heutigen Möglichkeiten, gewisse konstruktive Anforderungen in der Praxis überprüfen zu können, sind schier unvorstellbar groß. Die Erläuterungen sollen hier nur einen groben Einblick geben. In den Folgejahren wird sich die Qualitätssicherung noch mehr auf automatisierte und optische Prüfmöglichkeit stürzen. Auch das Thema künstliche Intelligenz wird hier zunehmend eine Rolle spielen. So geht auch der Trend bereits seit einigen Jahren weg von der reaktiven Qualitätsprüfung, bei der einzelnen Parameter anhand des fertigen Bauteils geprüft werden, hin zu einer proaktiven Beeinflussung des Bearbeitungsprozesses. Wichtige Punkte bleiben trotzdem die Dokumentation der Prüf- und Prozessergebnisse, die Datenanalyse daraus, Mitarbeiterschulungen oder auch interne Audits.
Insgesamt ist die Qualitätssicherung ein unverzichtbarer Bestandteil der metallverarbeitenden Industrie. Sie sorgt nicht nur für stetige Produktqualität, sondern trägt auch zur Effizienzsteigerung und zur Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen bei. Durch die Anwendung moderner Technologien und die Einhaltung internationaler Standards können Unternehmen die stetig steigenden Anforderungen an Präzision und Nachhaltigkeit erfüllen. Gleichzeitig bleibt es eine zentrale Aufgabe, die Balance zwischen Qualität und Kosten zu wahren und auf die Herausforderungen einer globalisierten und digitalisierten Welt flexibel zu reagieren. Letztlich ist die Qualitätssicherung ein Schlüsselfaktor für den langfristigen Erfolg in der metallverarbeitenden Industrie.
Kai Mönch
Kai Mönch ist Prokurist bei der HBK Metallbearbeitung GmbH in Goldkronach bei Bayreuth, einem Familienunternehmen.
Tel.: 09273 5010-149
E-Mail: K.MOENCH@HBK-METALL.COM
Zum Autor
Kai Mönch ist Prokurist bei der HBK Metallbearbeitung GmbH in Goldkronach bei Bayreuth, einem Familienunternehmen. Der Prokurist und Qualitätsmanager informiert in seiner Kolumne zu interessanten und relevanten Themen aus der Branche der Metallverarbeitung.
Die Fortschrittlichkeit in der Metallverarbeitung steht für ihn immer im Vordergrund seiner Tätigkeiten. Seit mehreren Jahren ist er als Prokurist und Qualitätsmanager tätig und gut vernetzt, was seinen Lesern:innen viele Insider/Geheim-Tipps ermöglicht.
