Alle Baugruppen genau im Blick

Neben den selbstverständlichen Funktionstests geht es bei qualitätssichernden Untersuchungen bei der Montage von Baugruppen und Komponenten vor allem um optische Inspektionen, die real existierende oder sich potenziell anbahnende Fehlerquellen entdecken und eliminieren sollen. Und das muss heute – angesichts der nahezu in jedem Bereich integrierten elektronischen Bauteile und Steuerungen – auf zwei Ebenen stattfinden: der mechanischen und der elektronischen.

In den vergangenen Jahren haben sich für beide Bereiche – und insbesondere für die elektronischen Bauteile und Gruppen – automatische, Bildverarbeitungs- beziehungsweise Roboter-gestützte Systeme (AOI, Automatische Optische Inspektion) etabliert, die gute Arbeit leisten und die bekannten subjektiven Anfälligkeiten der menschlichen Inspektion substituieren können. Was gerade im Großserienbereich inzwischen unverzichtbar geworden ist. Doch diese AOI-Systeme geraten auch an ihre Grenzen und verursachen bisweilen sogar Probleme, statt sie zu lösen. Hierzu zählen vor allem Scheinfehler, die von den Robotern gerne „entdeckt“ werden, zumal bei geringen Stückzahlen oder individuellen Fertigungsverfahren und Abläufen das Trainieren eines automatischen Inspektionssystems kaum zu rechtfertigen ist. Überall hier ist die individuelle menschliche, optische Inspektion unverzichtbar, gerade bei der Montage medizintechnischer Bauteile, wo in der Regel eine 100-%-Kontrolle gefordert ist und jedes Produkt den vorgegeben Spezifikationen entsprechen muss.

Um dies auf der Ebene der menschlichen optischen Inspektion sicherzustellen, bedarf es besonders präziser, zuverlässiger Inspektionsgeräte, die zudem durch ihre Funktionsweise und Bedienung auch über längere Verwendung hinweg sicherstellen, dass die gelieferten Ergebnisse gleich bleibend genau sind und dazu beitragen, dass der Prüfer – der anfällige „menschliche Faktor“ – auf gleich bleibend hohem Niveau arbeiten kann. Kamen hier bislang vor allen Dingen hochpräzise analoge/elektronische Mikroskop-Systeme zum Einsatz, konnten sich in der jüngsten Vergangenheit Videomikroskope etablieren, die sich durch die rasante Entwicklung im Bereich der optischen Auflösung und den damit verbundenen Vergrößerungsfähigkeiten bei exzellenter Bilddarstellung mehr und mehr durchsetzen.

Systeme wie die „Inspector“-Familie des Berliner Herstellers Technolab GmbH lassen sich in ganz unterschiedlichen Einsatzgebieten je nach Anforderungsniveau verwenden.

Beim FlyInspector beispielsweise handelt es sich um ein vollständig PC-unabhängiges Videomikroskop, das mit einer Full-HD-1080-Autofokus-Kamera ausgerüstet ist, die ein bis zu 30-faches optisches Zoom bietet und eine maximale 800-fache Vergrößerung liefert. Diese Kombination mit einer intelligenten Software zur Bildspeicherung und Vermessung macht jede Prüfung sofort dokumentierbar und in weiteren Schritten analysierbar.

Das System kam auch bei der Montage und Prüfung der elektronischen Baugruppen einer Herz-Lungen-Maschine zum Einsatz. Diese elektronische Steuerung ist heute das Herz beziehungsweise das „Hirn“ dieser Maschine: Hier liegt die Verantwortung für das präzise, dauerhafte Funktionieren des vielschichtigen Gerätes, das die zentralsten Funktionen des menschlichen Organismus – das Pumpen des Herzens und die Lungenfunktion – in der Regel während einer Operation ersetzen muss. Gleichzeitig erfüllen die Maschinen weitere Aufgaben wie Depotfunktionen für das Blut sowie Filterfunktionen für die Blutkonsistenz. Steuerungsgeräte sollen bestimmte Vitalparameter des Patienten beeinflussen, über einen Oxygenator beispielsweise den Sauerstoff- und Kohlendioxidtransfer oder über Hyperthermiegeräte die Bluttemperatur und damit auch die Körpertemperatur.

Die elektronischen Baugruppen, die dies in der Steuerung verantworten, sind daher notwendigerweise höchst präzise. Der FlyInspector liefert die dafür notwendigen hochvergrößerten Bilder der Oberflächen von Baugruppen und Komponenten. Er macht es möglich, winzigste Deformationen oder Präzisionsmängel an Lötstellen – eine der häufigeren Fehlerursachen – festzustellen. Ebenso entdeckt er Mikrostaubteilchen, die sich an den Leiterbahnen angeheftet haben und Funktionsstörungen in der Signalübermittlung bewirken können.

Gleichzeitig wird durch den ergonomischen Aufbau des Inspektionssystems sichergestellt, dass der Mitarbeiter seine Arbeit über einen längeren Zeitraum gleich bleibend präzise ausführen kann – eine der wichtigsten Voraussetzungen für hohe Qualität. Er ist nicht gezwungen – wie bei Mikroskopen üblich –, durch ein Okular zu blicken, das direkt vor seinen Augen anschließt und dadurch keinerlei Umgebungslicht an die Pupillen lässt. Beim Videomikroskop sieht der Prüfer stattdessen den Gegenstand in Full HD und 24 Millionen Farben bequem vor sich in angenehmer Entfernung auf einem Display. Dies eliminiert auch die anderen Folgen der Okularbenutzung: die stets gleiche, starre Körperhaltung des Nutzers, die häufig Muskelverspannungen zur Folge hat.

Kris Karbinski Technolab, Berlin