Moderne Sortiermaschinen erreichen heute ein beeindruckendes Leistungsniveau. Mehrere Kameras erfassen Bauteile innerhalb von Sekundenbruchteilen aus unterschiedlichen Perspektiven, prüfen definierte Maße und Konturen und können auffällige Teile automatisch aus dem Materialfluss ausschleusen.
Gerade bei großen Serien und hohen Qualitätsanforderungen ist die automatisierte 100%-Prüfung deshalb ein wichtiger Bestandteil moderner Qualitätssicherung.
Doch so leistungsfähig diese Systeme auch sind, ein Grundsatz bleibt bestehen:
Qualität lässt sich nicht in ein Bauteil hineinprüfen. Sie muss im Fertigungsprozess entstehen.
Was das für eine Null-Fehler-Strategie bedeutet, was eine 100%-Prüfung leisten kann und wo ihre Grenzen liegen, darüber sprechen Volker Wolf, Kaufmännischer Geschäftsführer, und Holger Bock, Leiter Qualitäts- und Umweltmanagement bei MN Kaltformteile.
✅ Tägliche operative Verantwortung für Bauteillösungen in der Kaltumformung
✅ Praxiswissen statt Theorie – direkt aus dem Tagesgeschäft
✅ Direkter Einblick in Kundenanwendungen und -anforderungen
✅ Seit 2007 Leiter Qualitäts- und Umweltmanagement bei MN, über 25 Jahre in leitender QM-Funktion in der Automobilzulieferindustrie
✅ Zertifizierter Prozessauditor nach VDA 6.3:2023 sowie 1st-/2nd-Party-Auditor nach IATF 16949:2016
✅ Reklamationsquote seit 2007 um rund 90 % gesenkt – trotz steigender Umsätze und hoher Kundenanforderungen
Herr Bock, bei Millionenstückzahlen reicht eine Stichprobenprüfung häufig nicht aus, um vereinzelte Fehler zuverlässig zu entdecken. Viele Kunden verlangen daher eine 100%-Kontrolle. Was versteht man darunter?
Die Aussage klingt zunächst eindeutig: Jedes produzierte Teil wurde geprüft.
Aus Sicht der Qualitätssicherung ist sie jedoch unvollständig. Entscheidend ist nicht nur, wie viele Teile geprüft wurden, sondern welche Merkmale mit welchem Verfahren und mit welcher Mess- beziehungsweise Erkennungssicherheit geprüft wurden.
Eine optische Sortieranlage kann beispielsweise Durchmesser, Längen, Konturen, das Vorhandensein bestimmter Geometrien oder definierte Oberflächenauffälligkeiten kontrollieren. Je nach Aufgabenstellung können unterschiedliche Kameraperspektiven, Beleuchtungsverfahren und weitere Prüftechnologien miteinander kombiniert werden.
Bei MN Kaltformteile stehen Sortiersysteme mit bis zu sechs Kameras zur Verfügung
Damit lassen sich mehrere Merkmale eines Bauteils innerhalb eines Prüfablaufs kontrollieren. Aber auch sechs Kameras machen aus einer Sortiermaschine kein universelles Messgerät.
Denn jede automatisierte Prüfung hat physikalische und statistische Grenzen.
Im Video sehen Sie eine unserer Kamera-Sortieranlagen im Einsatz. Die Kaltformteile durchlaufen nacheinander die Prüfstation, mehrere Kameras erfassen jedes Teil aus unterschiedlichen Perspektiven und auffällige Teile werden automatisch aus dem Materialfluss ausgeschleust. Welche Merkmale dabei geprüft werden, legen wir für jedes Bauteil individuell fest.
Sechs Kameras klingen erst einmal nach sehr viel Sicherheit. Warum lässt sich damit trotzdem nicht jeder Fehler ausschließen?
Ein Kamerasystem bewertet kein Bauteil „als Ganzes“. Es bewertet die Merkmale, für die es eingerichtet wurde.
Ob ein Fehler zuverlässig erkannt werden kann, hängt unter anderem von seiner Größe und Lage, der Bauteilorientierung, dem Kontrast, der Oberflächenbeschaffenheit, der Beleuchtung, der Auflösung des Kamerasystems und der Wiederholgenauigkeit der Zuführung ab.
Ein deutlich sichtbarer geometrischer Fehler lässt sich beispielsweise anders detektieren als ein sehr feiner Oberflächenriss. Innenliegende Fehler sind einer rein optischen Prüfung unter Umständen überhaupt nicht zugänglich. Hier können – abhängig von Bauteil und Fehlerbild – andere Qualitätssicherungs-Verfahren wie Wirbelstromprüfungen erforderlich sein.
100% geprüft bedeutet deshalb nicht: Jeder theoretisch mögliche Fehler wurde ausgeschlossen.
Es bedeutet: Jedes Teil wurde hinsichtlich der definierten und mit dem gewählten Prüfverfahren detektierbaren Merkmale geprüft.
Bei Maßen ist die Sache doch eigentlich klar: Ein Teil liegt in der Toleranz oder eben nicht. Wo liegt hier die Schwierigkeit für die Sortiermaschine?
Angenommen, ein Bauteil besitzt ein toleriertes Maß mit einer oberen und unteren Spezifikationsgrenze. Auf einer Zeichnung ist die Entscheidung zunächst eindeutig: innerhalb der Toleranz = i.O., außerhalb = n.i.O.
Messtechnisch existiert diese absolut scharfe Grenze jedoch nicht.
Jedes Prüfsystem besitzt eine Messunsicherheit. Wiederholgenauigkeit, Auflösung, Bauteillage, Temperatur, Verschmutzung, Oberflächenreflexion und weitere Einflussgrößen können das Prüfergebnis beeinflussen.
Liegt ein Bauteil sehr nahe an einer Toleranzgrenze, entsteht deshalb ein kritischer Bereich: Ein tatsächlich noch innerhalb der Spezifikation liegendes Teil kann als n.i.O. bewertet werden – oder im ungünstigeren Fall ein tatsächlich außerhalb der Spezifikation liegendes Teil als i.O.
Aus diesem Grund muss auch eine Sortiermaschine selbst qualifiziert werden. Entscheidend ist nicht allein, ob sie prüft, sondern wie zuverlässig sie unter realen Serienbedingungen zwischen Gut- und Schlechtteilen unterscheiden kann.
Eine professionelle Prüfplanung berücksichtigt daher unter anderem Messsystemfähigkeit, Wiederholbarkeit, Referenzteile und die sichere Erkennung definierter Grenzmuster.
Liegt es dann nicht nahe, die Toleranzen einfach enger zu setzen, um auf Nummer sicher zu gehen?
Je enger eine Toleranz gewählt wird, desto kleiner wird nicht nur das zulässige Prozessfenster. Auch die Anforderungen an das Mess- und Sortiersystem steigen.
Eine Toleranz sollte deshalb niemals isoliert betrachtet werden. Entscheidend ist das Verhältnis zwischen Bauteiltoleranz, tatsächlicher Prozessstreuung und Messunsicherheit. Damit entsteht eine direkte Verbindung zwischen Konstruktion, Fertigung und Qualitätssicherung.
Wenn die Messunsicherheit im Verhältnis zur verfügbaren Toleranz zu groß wird, kann selbst ein hochauflösendes Prüfsystem keine beliebig sichere Gut-/Schlecht-Entscheidung treffen.
Die Konsequenz daraus ist wichtig für Konstrukteure: Eine engere Toleranz führt nicht automatisch zu einem qualitativ besseren Bauteil. Ist sie funktional nicht erforderlich, kann sie Prozess- und Prüfkosten erhöhen, ohne dem späteren Produkt einen zusätzlichen Nutzen zu bringen.
Kunden wünschen sich bei der Fehlerquote vor allem eines: Sicherheit. Was lässt sich nach einer Sortierung verbindlich zusagen?
Auch diese Frage wird in der Praxis häufig gestellt.
Ein Kunde erwartet beispielsweise 10ppm, 5ppm oder sogar 0ppm. Die Vorstellung dahinter ist verständlich: Wenn jedes Teil geprüft wird, müsste sich eine entsprechend geringe Fehlerquote garantieren lassen.
So einfach ist der Zusammenhang jedoch nicht.
PPM – „parts per million“ – beschreibt zunächst die Anzahl fehlerhafter Teile bezogen auf eine Million gelieferter Teile. Eine vereinbarte PPM-Zielgröße ist deshalb von einer technisch-statistischen Garantie zu unterscheiden.
Eine Sortieranlage besitzt keine unendlich hohe Detektionswahrscheinlichkeit. Selbst bei einer sehr leistungsfähigen Prüfung verbleiben Restrisiken, beispielsweise durch Grenzfälle, nicht eindeutig erkennbare Fehlerbilder, Lageabweichungen, Verschmutzungen oder andere Einflüsse.
Eine belastbare PPM-Aussage sollte deshalb nicht allein aus der Tatsache abgeleitet werden, dass eine Charge zu 100% sortiert wurde.
Die entscheidende Frage lautet nicht: „Wie viele Teile haben wir geprüft?“, sondern: „Wie wahrscheinlich erkennen wir genau den Fehler, den wir ausschließen wollen?“
Das ist ein wesentlicher Unterschied.
Viele Kunden verfolgen eine Null-Fehler-Strategie und fordern 0ppm – schließlich kann ein einziges fehlerhaftes Teil eine ganze Produktionslinie stoppen. Wie ordnen Sie diese Forderung ein?
Die Forderung nach 0ppm ist aus Kundensicht nachvollziehbar, insbesondere bei sicherheits- oder funktionsrelevanten Anwendungen. Technisch sollte sie jedoch nicht mit einer absoluten Fehlerfreiheit verwechselt werden.
Kein industrieller Fertigungs- und Prüfprozess ist frei von statistischen Restrisiken.
Eine belastbare Qualitätsstrategie besteht deshalb aus mehreren Ebenen:
Fehler vermeiden → Prozess stabilisieren → Prozess überwachen → relevante Merkmale prüfen → verbleibende Risiken gezielt absichern.
Die Sortierung steht damit bewusst am Ende dieser Kette und nicht an ihrem Anfang.
Im Rahmen einer Null-Fehler-Strategie werden als Nachweis häufig Kennzahlen wie Cp und Cpk vereinbart. Wie hängen Prozessfähigkeit und Sortierung zusammen?
Auch Kennzahlen wie Cp und Cpk müssen in diesem Zusammenhang richtig eingeordnet werden.
Sie beschreiben die Fähigkeit beziehungsweise Lage und Streuung eines Fertigungsprozesses in Relation zu den vorgegebenen Spezifikationsgrenzen. Ein entsprechend hoher Cpk-Wert zeigt, dass ein Prozess bei geringer Streuung und mit ausreichendem Abstand zu seinen Toleranzgrenzen arbeitet.
Eine anschließende Sortierung verbessert diesen Prozess jedoch nicht.
Sie kann fehlerverdächtige oder außerhalb definierter Kriterien liegende Teile erkennen und entfernen – die Streuung und Stabilität des ursprünglichen Fertigungsprozesses bleiben davon unberührt.
Genau deshalb sollte Qualität nicht nach dem Prinzip entstehen:
„Wir produzieren und sortieren anschließend die schlechten Teile heraus.“
Das Ziel muss vielmehr lauten:
„Wir beherrschen den Prozess und nutzen die Sortierung als zusätzliche Absicherung.“
Fehlerhafte Teile werden oft erst entdeckt, wenn sie bereits in einer teuren Baugruppe verbaut sind. Wer seine Reklamationsquote senken will, muss also früher ansetzen. Was können Kunden für eine wirksame Null-Fehler-Strategie tun, damit es gar nicht erst so weit kommt?
Besonders wirkungsvoll wird Qualitätssicherung, wenn QM, QS und Fertigung bereits in einer frühen Phase der Bauteilentwicklung einbezogen werden. Genau diese Fragen klären wir bei MN deshalb schon in der technischen Herstellbarkeitsanalyse:
Welche Merkmale sind tatsächlich funktionskritisch? Welche Toleranzen werden benötigt? Welche davon können im Kaltumformprozess stabil erreicht werden? Welche Merkmale lassen sich später optisch prüfen? Wo benötigen wir andere Prüfverfahren? Und wie muss ein Prüfmerkmal definiert sein, damit eine automatisierte Gut-/Schlecht-Entscheidung überhaupt robust möglich ist?
Diese Fragen beeinflussen nicht nur die spätere Qualität, sondern auch die Wirtschaftlichkeit eines Bauteils.
Denn jede zusätzliche Toleranzeinschränkung, jede 100%-Prüfung und jedes zusätzliche Prüfmerkmal verursacht Aufwand. Dieser Aufwand ist sinnvoll, wenn dadurch ein relevantes Risiko reduziert wird. Er schafft jedoch keinen Mehrwert, wenn eine Anforderung weder funktional notwendig noch technisch sinnvoll prüfbar ist.
Herr Bock, Sie haben die Reklamationsquote bei MN über die Jahre deutlich gesenkt. Was folgt daraus für die Art, wie wir Qualität absichern?
Bei MN Kaltformteile setzen wir vor allem auf das Zusammenspiel von Prozessbeherrschung und moderner Prüftechnik. Statistische Prozessüberwachung, Mess- und Prüfverfahren sowie automatisierte Sortieranlagen mit bis zu sechs Kameras bilden dabei unterschiedliche Ebenen derselben Qualitätsstrategie.
Welche Kombination sinnvoll ist, hängt immer vom Bauteil, seiner Funktion und dem konkreten Fehlerbild ab.
Eine gute Prüfstrategie beginnt deshalb nicht mit der Frage:
„Können wir das Teil zu 100% sortieren?“
Sondern mit drei anderen Fragen:
Was darf nicht passieren?
Wie verhindern wir es im Prozess?
Und wie können wir das verbleibende Risiko zuverlässig erkennen?
Denn die beste Sortiermaschine ist nicht diejenige, die möglichst viele schlechte Teile findet.
Die beste Qualitätsstrategie ist diejenige, bei der möglichst wenige schlechte Teile entstehen.
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Welche Merkmale sind funktionskritisch, welche Toleranzen wirklich nötig und wie lässt sich das verbleibende Risiko zuverlässig absichern? Diese Fragen klären wir gemeinsam mit Ihnen, bevor die Serie anläuft. Denn am wirksamsten lässt sich die Reklamationsquote senken, wenn Qualität von Anfang an mitgeplant wird. Schreiben Sie uns gern Ihr Anliegen und wir entwickeln die passende Prüfstrategie.
– Holger Bock, Leiter Qualitäts- und Umweltmanagement
