Wichtig wie die Luft zum Atmen

CPAP-Generatoren können Leben retten: Über einen Schlauch wird Frühgeborenen mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt und mit leichtem Überdruck zur Verfügung gestellt. Dies unterstützt den Patienten in seiner selbstständigen Atmung und fördert die Lungenentwicklung. Erzeugt wird der Überdruck innerhalb des Kunststoffgehäuses des CPAP-Generators. Er muss ohne Leckage mittels eines Silikonprongs oder einer Silikonmaske in den Nasen-Rachenraum des Patienten übertragen werden. Um das Baby möglichst wenig zu belasten, verbindet die WHR Hossinger Kunststofftechnik GmbH aus dem süddeutschen Roding die Kunststoffkomponenten ihres Produkts per Stecksystem statt per Klebstoff. Doch nur, wenn alle Einzelteile absolut präzise gefertigt sind, entsteht so ein dichter CPAP-Generator. Dies zu gewährleisten, ist Aufgabe der Qualitätssicherung – bei Stückzahlen von über 100 000 CPAP-Generatoren pro Jahr ein aufwendiges Unterfangen.

Wandstärken von lediglich drei Zehntel Millimetern, Toleranzen von wenigen Hundertstel Millimetern, komplex geformte Freiformteile, unterschiedliche Produktfarben sind laut Christian Bindl, Qualitätsmanagementbeauftragter bei WHR Hossinger, die Herausforderungen, vor denen sein Team bei der Messung der Komponenten für die CPAP-Generatoren steht. Mit dem bisher eingesetzten optischen Messgerät war die Qualitätssicherung in den vergangenen Jahren daher diffizil, langwierig und für den Mittelständler mitunter sehr kostspielig. Denn zum Teil mussten Messungen auslagert werden. Dies erzeugte zusätzliche Kosten und wirkte sich auch negativ auf die Durchlaufzeiten aus. Darüber hinaus fanden andere Produkte, die der Hersteller für Medizintechnik und Automobilindustrie produziert, auf dem bisher eingesetzten optischen Messgerät keinen Platz.

2014 machten sich Hossinger und Bindl deshalb auf die Suche nach einer neuen Messstrategie sowie einer Erweiterung für das bestehende optische Messgerät. Sie wollten in Zukunft mehr Produkte inhouse messen – und das präziser und schneller. Die Suche brachte sie schnell auf das Multisensormessgerät Zeiss O-Inspect. Denn es kombiniert in einer einzigen Maschine drei Messprinzipien miteinander: Ein taktiler, ein Kamera- sowie ein chromatischer Weißlichtsensor ergänzen sich gegenseitig. Das Gerät versprach neben einer höheren Präzision neue Möglichkeiten, die Effizienz zu steigern. Einziger Nachteil: Das Volumen der Messmaschine war mit Maßen von 400 mm x 400 mm x 200 mm zu klein für die großformatigeren Werkstücke von Hossinger .

Daher ergriff das Unternehmen aus Bayern die Chance, als Pilotkunde von Zeiss dazu beizutragen, die neueste Generation des Multisensormessgerätes zur Marktreife zu bringen. Diese zeichnet sich unter anderem durch ein größeres Messvolumen von 500 mm x 400 mm x 300 mm aus.

„Taktil, optisch, Weißlicht-Sensorik: Das Zusammenwirken dieser drei Messmethoden ist unschlagbar, weil es uns eine hohe Effizienz verschafft“, ist Bindl nach den Erfahrungen der ersten Monate überzeugt. Er führt dies exemplarisch an einer der beiden Gehäusehälften des CPAP-Generators vor, die später den Hohlraum bilden, in dem der CPAP-Druck erzeugt wird. Diese Hälften unterzieht die WHR Hossinger Kunststofftechnik einer Messung zu Produktionsanlauf und -ende sowie als begleitende Stichprobenkontrolle. Ziel ist, bei der Fertigung der Einzelkomponenten so die Weichen zu stellen, dass beim abschließenden Funktionstest aller CPAP-Generatoren im Reinraum möglichst kein Auschuss anfällt.

Im ersten Schritt scannt das Messgerät O-Inspect das Werkstück rund eine Minute lang taktil: Der Tastsensor erfasst in dieser Zeit unter anderem Lage und Durchmesser der Dichtschale, an der der Schlauchadap- ter für die Luftzufuhr befestigt wird. Dabei gilt es, Toleranzen zwischen ein und zwei Hundertstel Millimetern einzuhalten, um Leckagen oder Brüche des Teils zu verhindern.

Im zweiten Schritt schaltet das Messgerät automatisch auf die optische Messung um. Innerhalb von rund 1,5 min misst der Kamerasensor die Aufnahmekontur für den Schlauchadapter. Die in dieser Variante gelbe, halbtransparente Gehäusehälfte wird dabei blau beleuchtet, wodurch deren Struktur gut zur Geltung kommt. Die optische Messung mit der Kamera ist für diese Aufgabe die geeignetste, weil sie schnell und flexibel Geometrieelemente abbildet.

Nahtlos geht es weiter zu Schritt 3 der Messung. Innerhalb von nur 15 s erfasst der chromatische Weißlichtsensor mit hoher Präzision eine Punktewolke von 3000 Messmerkmalen, die die Dichtkontur der Gehäusehälfte zum Gegenstück kennzeichnen.

Der Einsatz des Multisensormessgerätes hat sich für den Kunststofftechnik-Spezialsiten ausgezahlt: Das Unternehmen muss nicht nur weniger Messungen auslagern. Mit dem Gerät können Bindl und seine Kollegin nun zudem eine Fülle an Messaufgaben durchführen, für die sie sonst drei Mess- maschinen benötigen würden. „Wir haben die Präzision im Vergleich zu unserem vorherigen Messgerät verdoppelt“, betont der Qualitätsmanager, „und ohne den Weißlichtsensor würden unsere Messungen ein Vielfaches an Zeit kosten.“ Zeiss O-Inspect hat damit den Messtechnikern laut Bindl auch „Luft zum Atmen“ verschafft.

Judith Schwarz Fachjournalistin in Tübingen

Multisensormessgerät stellt sich der Herausforderung kleinster Freiformteile