DE102017211475A1

DE102017211475A1 - Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils, Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017211475A1
Application number: DE102017211475.4A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schauerte; Camilo Gerhard; Andreas Fricke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2019-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen.Es wird ein Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10), insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, zur Verfügung gestellt. Dabei wird in einem ersten Schritt in zumindest einem Bereich (12) eines Bauteils (10) wenigstens ein erster Wirbelstrom induziert, eine dadurch beeinflusste erste Größe eines physikalischen Parameters detektiert und wenigstens eine erste Information (20) bezüglich der ersten Größe generiert und gespeichert. In einem weiteren Schritt wird in zumindest einem Bereich (12) eines Bauteils (10) wenigstens ein zweiter Wirbelstrom induziert, eine dadurch beeinflusste zweite Größe eines physikalischen Parameters detektiert und wenigstens eine zweite Information (20) bezüglich der zweiten Größe generiert. Die erste und die zweite Information (20) werden zwecks Aussage über die Identität des Bauteils (10), in welches der zweite Wirbelstrom induziert wurde, miteinander verglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen.
Die Rückverfolgbarkeit von Bauteilen ist wesentlich für eine effiziente und transparente Produktion. Wenn Bauteile an jedem Punkt identifiziert und beispielsweise einer Charge zugeordnet werden können, kann die Fertigungshistorie eindeutig nachgehalten werden. Eventuelle Abweichungen vom Soll-Zustand können detektiert werden und die betreffenden Bauteile können derart zurückverfolgt werden, dass die Ursache für die Abweichung gefunden und eliminiert werden kann. Somit werden etwaige Rückrufmengen reduziert und Produktionsprozesse verbessert, was insgesamt zu einer gesteigerten Produktqualität und Effizienz der Produktion führt.
Es sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, um die Rückverfolgbarkeit von Bauteilen zu realisieren. Bauteile können mit Etiketten versehen werden, die mittels unterschiedlicher, beispielsweise optischer oder elektronischer Verfahren ausgelesen werden können. Eine spezielle Form von Etiketten bietet die Identifizierung mittels elektromagnetischer Wellen, auch als RFID-Technologie oder radio-frequency identification bezeichnet. Hierbei wird ein Transponder, auch als Funketikett oder RFID-Tag bezeichnet, auf das Bauteil aufgebracht. Dieser kann Träger von Informationen sein, die mittels entsprechender Lesegeräte ausgelesen werden können. Die Transponder sind jedoch vergleichsweise teuer, so dass sie üblicherweise nicht flächendeckend für jedes einzelne Bauteil eingesetzt werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Bereiche der Bauteiloberfläche hinsichtlich Farbe und/oder Form zu verändern. Beispielsweise können Identifikationsnummern eingestanzt, geätzt oder mittels Laser aufgebracht werden. Auch Bedrucken der Bauteile mit Informationen, etwa mittels eines Tintenstrahldruckers, oder Nadelprägung ist möglich. Die Lasertechnik erlaubt auch die Abschmelzung, Gravur oder Farbänderung von Blechen. Da diese Verfahren teuer und aufwändig sind, finden sie vielfach Verwendung in Komponenten, wie etwa ganzen Baugruppen, jedoch selten bei einzelnen Bauteilen, insbesondere Blechbauteilen.
Das Auftragen von Etiketten und die Farbänderung sind nicht für geölte Bleche anwendbar. Auch ist die Robustheit der Markierung bei einigen der genannten Verfahren problematisch, da die angebrachten Informationen einzelne Produktionsschritte nicht unbeschadet überstehen oder unlesbar werden können. Die genannten Transponder werden etwa bei einer Umformung des Bauteils, auf das sie angebracht wurden, zerstört. Optisch auszulesende Markierungen die keine Beschädigung der Bauteiloberfläche erzeugen, können nach einer Lackierung des markierten Bauteils nicht mehr ausgelesen werden.
Ein weiterer Nachteil ist die optische Beeinträchtigung der Bauteiloberflächen. Insbesondere im Sichtbereich, wie etwa bei Karosseriebauteilen in der Automobilindustrie, ist jedoch jede optische Beeinträchtigung zu vermeiden. Häufig ist auch das Markieren der nicht sichtbaren Rückseiten nicht zielführend, da diese im montierten Zustand nicht mehr zugänglich sind und somit nicht weiter genutzt werden können.
Aus der zerstörungsfreien Materialprüfung sind Wirbelstrommessverfahren bekannt, beispielsweise zur Detektion von Rissen, Lunkern, etc. Die DE 199 40 843 A1 beschreibt ein Wirbelstrommessverfahren für die Bestimmung des elektrischen Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit eines Materials, bei welchem eine Messgröße tg² gebildet ist, welche linear proportional mit dem Widerstand ist, und die Kalibrierung des Messverfahrens vereinfacht. Es wird in dem Material ein Wirbelstrombereich erzeugt und es wird in einer Signalverarbeitung ein mittels eines Detektors gemessenes Spannungssignal in Imaginär- und Realteil zerlegt, aus welchen die Messgröße gebildet wird. Der zu bestimmende Widerstandswert wird nun anhand einer Kalibrierungsgeraden quantitativ bestimmt. Diese wird mittels gleichartiger Messungen an unterschiedlichen, hinsichtlich ihrer Widerstandswerte bekannten Materialien, bestimmt.
Die DE 10 2009 009 027 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Materialeigenschaft eines elektrisch leitfähigen Bauteils. Es wird ein Wert einer elektrischen Messgröße erfasst; insbesondere wird mittels eines Wirbelstromverfahrens ein Wert der elektrischen Leitfähigkeit erfasst. Der Wert wird mit einem Vergleichswert verglichen. Es wird auf der Basis eines bekannten Zusammenhangs zwischen dem Vergleichswert und der Materialeigenschaft auf die Materialeigenschaft rückgeschlossen. Die Materialeigenschaft ist dabei ein mittels eines Zugversuchs messbarer Kennwert, wie etwa eine Dehngrenze, eine Zugfestigkeit und/oder eine Streckgrenze. Das zu nutzende Wirbelstromverfahren zum Erfassen des Wertes der elektrischen Messgröße kann dabei mehr als eine Prüffrequenz nutzen.
In der DE 10 2013 002 775 A1 sind ein Umformwerkzeug sowie ein Verfahren zum Umformen eines Bauteils angegeben. Innerhalb des Umformwerkzeugs ist eine Wirbelstromsonde angeordnet, mittels welcher eine Rissprüfung an einem im Umformwerkzeug angeordneten Bauteil durchführbar ist. In der Peripherie des Umformwerkzeugs kann eine Ausschleuseinrichtung zum Ausschleusen und/oder eine Kennzeichnungseinrichtung zum Markieren als fehlerhaft erkannter Bauteile angeordnet sein.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zur Verfügung zu stellen, mit denen Bauteile unter Behebung der genannten Nachteile auf kostengünstige und einfache Weise identifiziert werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils gemäß Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Identifizierung eines Bauteils sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben. Des Weiteren wird ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug. In einem ersten Schritt wird in zumindest einem Bereich eines Bauteils wenigstens ein erster Wirbelstrom induziert, eine dadurch beeinflusste erste Größe eines physikalischen Parameters detektiert und wenigstens eine erste Information bezüglich der ersten Größe generiert und gespeichert. In einem weiteren Schritt wird in zumindest einem Bereich eines Bauteils wenigstens ein zweiter Wirbelstrom induziert, eine dadurch beeinflusste zweite Größe eines physikalischen Parameters detektiert und wenigstens eine zweite Information bezüglich der zweiten Größe generiert. Die erste und die zweite Information werden zwecks Aussage über die Identität des Bauteils, in welches der zweite Wirbelstrom induziert wurde, miteinander verglichen.
Die Induktion des Wirbelstroms erfolgt typischerweise durch Einbringen eines wechselnden Magnetfeldes in den Bereich des Bauteils, in welchem der Wirbelstrom zu induzieren ist. Dies wird typischerweise mittels einer mit Wechselspannung beaufschlagten Spule realisiert, welche im Bezug zu dem Bereich positioniert wird. Der Bereich kann dabei einen Oberflächenbereich und/oder die dazugehörigen tieferen Bereiche des Bauteils umfassen.
Ein Bauteil ist ein beliebiger Gegenstand und kann beispielsweise auch eine Baugruppe bzw. ein Bauteilverbund sein. Das Bauteil ist zumindest bereichsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt und besteht insbesondere aus Metall. Es kann Beschichtungen aus beliebigem Material aufweisen. Insbesondere sind Blechteile zur Herstellung von Karosseriebauteilen für Kraftfahrzeuge bzw. Karosseriebauteile gemeint.
Die zu detektierende Größe des physikalischen Parameters ist insbesondere ein Wert des Parameters bzw. eine Veränderung des Parameters. Das Detektieren der Größe meint insbesondere das Aufnehmen wenigstens eines Messwerts des Parameters. Die erste bzw. zweite Größe des Parameters wird insbesondere im dem Bereich des Bauteils gemessen, in welchem der jeweilige Wirbelstrom induziert wurde.
Die Größe des jeweiligen physikalischen Parameters wird durch die Induktion des Wirbelstroms beeinflusst. Sie kann durch die Änderung oder und/durch das Entstehen des Wirbelstroms beeinflusst bzw. hervorgerufen werden, also z. B. auch erst mit der Induktion des Wirbelstroms entstehen.
Es hat sich gezeigt, dass das räumliche Gefüge eines Werkstoffs, seine Härte bzw. seine mikroskopische räumliche Zusammensetzung Einfluss auf eine Wirbelstrommessung hat. Insbesondere Blechbauteile weisen, bedingt durch den Herstellungsprozess, keine homogene Materialverteilung, -zusammensetzung bzw. Härte auf und können somit über die detektierten Größen charakterisiert bzw. unterschieden oder identifiziert werden.
Insbesondere wird im ersten und im beschriebenen weiteren Schritt jeweils eine Größe bzw. ein Wert desselben physikalischen Parameters detektiert. Dies kann ein typischer physikalischer Parameter eines Wirbelstroms sein, wie etwa eine Wirbelstromdichte, ein Parameter eines durch den Wirbelstrom hervorgerufenen Magnetfeldes, ein aus dem Wirbelstrom resultierender Wechselstromwiderstand einer Spule, also eine Impedanz, bzw. eine Amplitude und/oder Phasenverschiebung zum Erregersignal des Wirbelstroms.
Die Induktion des Wirbelstroms erfolgt wie beschrieben typischerweise mit einer Spule. Diese kann weiterhin zur Detektion der Größe, wie zum Beispiel der Wirbelstromdichte, eingerichtet sein. Der resultierende Wechselstromwiderstand der Spule, auch als Impedanz bezeichnet, kann in diesem Fall ein elektrisches Signal bewirken, welches gemessen wird. Somit kann die Einrichtung zur Induktion gleichzeitig zur Detektion eingerichtet sein und muss nur einmal in Bezug zum Bauteil positioniert werden, um, insbesondere in einem Schritt, die Induktion und die Detektion durchzuführen. Typischerweise werden dabei Amplitude und/oder Phasenverschiebung zum Erregersignal gemessen, beispielsweise als Realteil und imaginärer Teil einer Spannung.
Insbesondere sind im ersten und weiteren Schritt der jeweilige Abstand der Induktions- und/oder Detektionseinrichtung zum Bauteil sowie die gewählten Parameter des Wirbelstroms und/oder der Detektion gleich einzustellen, um eine Vergleichbarkeit der Messwerte zu gewährleisten. Es können baugleiche Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen genutzt werden.
Die bezüglich der detektierten Größen generierten Informationen sind dabei beispielsweise die gemessenen Zahlenwerte, also die Größen des jeweiligen detektierten Parameters selbst. Information meint dabei typischerweise einen verarbeitbaren und/oder speicherbaren Wert und kann eine digitale Information umfassen. Es kann auch die zweite Information gespeichert werden. Speichern meint ein Vorhalten in beliebiger Art, welches in der Lage ist, die Informationen für einen anschließenden Vergleich bereitzuhalten und/oder zur Verfügung zu stellen. Das Speichern und/oder das Vergleichen der Informationen kann dabei typischerweise auf digitalem Weg erfolgen.
Induktion und Detektion können innerhalb von weniger als 1/10 einer Sekunde erfolgen, beispielsweise innerhalb von Millisekunden. Die genutzte Frequenz kann Werte unterhalb 20 kHz bis 1 MHz annehmen und beträgt insbesondere zwischen 20 kHz und 500 kHz. Das Magnetfeld wird insbesondere derart gewählt, dass die Erwärmung des Bauteils durch den Wirbelstrom gering ist.
Typischerweise erfolgt der weitere Schritt zeitlich nach dem ersten Schritt, in welchem das Bauteil insbesondere erstmalig charakterisiert wird. Zwischen den Schritten kann wenigstens ein Bauteil weiteren Verfahrensschritten unterzogen werden. Das Vergleichen der Informationen erfolgt nach der Detektion der Informationen.
Das Bauteil, in welches der zweite Wirbelstrom induziert wird, kann das Bauteil sein, in welches der erste Wirbelstrom induziert wurde, oder ein anderes Bauteil. Somit kann durch den Vergleich der Informationen eine Aussage darüber getroffen werden, ob es sich bei dem Bauteil, in welches der zweite Wirbelstrom induziert wurde, um dasjenige Bauteil handelt, in welches bereits der erste Wirbelstrom induziert wurde. Dabei wird davon ausgegangen, dass das detektierte Verhalten bzw. die durch den Wirbelstrom beeinflusste Größe charakteristisch für das Bauteil ist.
Mit anderen Worten wird ein charakteristischer Wert eines Bauteils aufgenommen, der auch als Fingerabdruck bzw. Fingerprint bezeichnet werden kann. Dies erfolgt typischerweise an einer definierten Position des Bauteils. Somit kann der Vergleich der ersten Information mit der zweiten Information eine Aussage darüber erlauben, ob es sich um dasselbe Bauteil handelt oder nicht, also die eine Aussage über die Identität des Bauteils, in welches der zweite Wirbelstrom induziert wurde, ermöglichen.
Ein Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils meint ein solches Verfahren, welches eine Aussage über die Identität eines Bauteils ermöglicht. Handelt es sich um unterschiedliche Bauteile, kann das Bauteil nicht im eigentlichen Sinne identifiziert werden. Hier ist lediglich die Aussage möglich, dass es sich nicht um dasselbe Bauteil handelt.
Das Verfahren wird insbesondere nach Herstellung des Bauteils, beispielsweise durch Umformen, durchgeführt. Es kann damit ein neu hergestelltes Bauteil charakterisiert werden, beispielsweise bevor es das Presswerk verlässt, um es zu einem späteren Zeitpunkt zu identifizieren.
Typischerweise wird die charakteristische Information des Bauteils wenigstens im ersten Schritt gemeinsam mit weiteren Daten gespeichert, beispielsweise mit dem Datum bzw. der Uhrzeit der Herstellung bzw. der Messung, mit Informationen über die Maschine, mit welcher es hergestellt wurde, über den Coil, aus welchem es gefertigt wurde, über die Charge oder Fertigungsreihe, über eine erfolgte Qualitätskontrolle und/oder mit Materialangaben, etc. Auf diese Weise kann bei späterer Identifizierung des Bauteils durch den Vergleich der Informationen auf diese Daten des Bauteils wieder zugegriffen werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt keine optische Veränderung bzw. Beeinträchtigung des Bauteils. Insbesondere in großen Mengen hergestellte Blechbauteile wie Türen oder Hauben können auf diese Weise kostengünstig charakterisiert bzw. identifiziert werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der erste Schritt und/oder der weitere Schritt an mehreren Bauteilen ausgeführt, wobei die Bauteile im Wesentlichen baugleich sind und die ersten bzw. zweiten Wirbelströme im Wesentlichen in einander entsprechenden Positionen am jeweiligen Bauteil induziert werden. Insbesondere werden auch die jeweiligen Größen an den einander entsprechenden Positionen detektiert.
Somit werden mehrere verschiedene Bauteile charakterisiert und es wird der jeweilige charakteristische Wert, beispielsweise gemeinsam mit weiteren Daten, wie beschrieben, gespeichert, insbesondere in einer Datenbank. Es können Bauteile charakterisiert werden, die dieselben Fertigungsschritte durchlaufen haben bzw. aus derselben Maschine stammen. Dabei können alle Bauteile charakterisiert werden, sodass eine lückenlose Rückverfolgbarkeit ermöglicht wird. Falls nun ein späteres Bauteil einen Defekt aufweist, kann dieses durch Durchführung des weiteren Schrittes sowie des Vergleichs identifiziert werden und es können anhand der gespeicherten Daten Rückschlüsse über die Herkunft des Bauteils gezogen werden und evtl. Probleme frühzeitig erkannt werden.
Auch kann ein bestimmtes Bauteil nach seiner Herstellung charakterisiert werden, beispielsweise um es anschließend zu Testzwecken zu nutzen. Später können nun alle vorhandenen Bauteile dem weiteren Schritt unterzogen und die Informationen verglichen werden, sodass der Verbleib des vorab charakterisierten Bauteils ermittelt werden kann.
Beispielsweise können alle in einer Umformpresse hergestellten Türen charakterisiert werden, indem an einer exakt definierten Position der Tür eine entsprechende Induktions- und/oder Detektionseinrichtung positioniert wird und der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise beim Kaltumformen noch innerhalb der Presse erfolgen. Beim Warmumformen kann dies insbesondere nach dem Pressen geschehen, wenn keine Änderungen im Gefüge mehr stattfinden. Zu einem späteren Zeitpunkt kann nun mittels des weiteren Schrittes, also mittels erneuter Induktion und Detektion, an derselben Position die zweite Information generiert und mit der ersten Information verglichen werden.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass auf einfache und kostengünstige Weise eine weitgehende bzw. vollständige Rückverfolgbarkeit ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden im ersten und/oder im weiteren Schritt in mehreren, insbesondere benachbart zueinander befindlichen, Bereichen des jeweiligen Bauteils Wirbelströme induziert, in mehreren Bereichen Größen detektiert und mehrere Informationen bezüglich der detektierten Größen generiert.
Mit anderen Worten werden im ersten und/oder im weiteren Schritt jeweils mehrere Messwerte aufgenommen, die jeweils unterschiedliche Bereiche des jeweiligen Bauteils charakterisieren. Beispielsweise wird in mehreren matrixartig nebeneinander liegenden Bereichen, die in zwei in der Bauteiloberfläche verlaufenden unabhängigen Richtungen angeordnet sind, jeweils ein erster Wirbelstrom induziert, eine erste Größe eines physikalischen Parameters detektiert und eine erste Information bezüglich der ersten Größe generiert und gespeichert. Es kann ein im Wesentlichen ebener Bereich der Bauteiloberfläche zur Induktion und/oder zur Detektion genutzt werden. Es wird somit eine Bauteilkennlinie bzw. -matrix mit charakteristischen Werten zur Identifizierung des Bauteils erzeugt.
In einer Ausgestaltung kann weiterhin eine Differenzbildung der einzelnen Bereiche erfolgen bzw. es können Relativwerte verglichen werden. Dabei können die Differenzen bereits während der Generierung der ersten und zweiten Information oder vor dem Vergleichen der Informationen gebildet werden. Auf diese Weise lässt sich der sogenannte Lift-Off-Effekt ausgleichen, der das Auftreten unterschiedlicher Messwerte bei unterschiedlichen Abständen der jeweiligen Induktions- und/oder Detektionseinrichtung zur Bauteiloberfläche beschreibt. Insbesondere wenn eine Berührung der Bauteiloberfläche durch die Induktions- und/oder Detektionseinrichtung nicht gewünscht ist und/oder wenn zwischen dem ersten und dem weiteren Schritt Verfahrensschritte durchgeführt werden, in welchen Beschichtungen auf Bauteile aufgebracht werden, lässt sich der Abstand der Induktions- und/oder Detektionseinrichtung zur Bauteiloberfläche nicht exakt rekonstruieren. Die Abweichungen der Messwerte können durch die Differenzbildung eliminiert und die Genauigkeit der Charakterisierung bzw. Identifizierung gesteigert werden.
Die Anzahl der Bereiche zur Durchführung des jeweiligen Schrittes, also die Anzahl der aufzunehmenden Datenpunkte, kann in Abhängigkeit des Messverfahrens und der gewünschten Genauigkeit der Identifizierung gewählt werden. Beispielsweise können Wirbelstromarrays mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Spulen, also Induktions- und Detektionseinrichtungen, genutzt werden.
Durch diese Ausgestaltung ist das Erkennen charakteristischer Muster und somit die eindeutige Charakterisierung bzw. Identifizierung von Bauteilen auch dann möglich, wenn die im ersten und im weiteren Schritt für die Induktion bzw. Detektion genutzten Bereiche des Bauteils nicht identisch sind. Es reicht vielmehr aus, wenn es zwischen den genannten Bereichen ausreichend große Überlappungen gibt, sodass beim Vergleich der Informationen wiederkehrende Muster erkannt werden können.
Zum Vergleich der Informationen, also zur Auswertung der Vielzahl an aufgenommenen Daten, wird insbesondere ein computerimplementierter Algorithmus genutzt; beispielsweise kann ein künstliches neuronales Netz eingesetzt werden. Somit können auch bei definierten Abweichungen der detektierten Größen Bauteile identifiziert werden.
Für eine eindeutige Charakterisierung bzw. Identifizierung eines Bauteils werden beispielsweise zwischen 10 und 1000, insbesondere zwischen 20 und 50 Informationen bzw. Messpunkte genutzt.
Diese Ausgestaltung des Verfahrens bringt den Vorteil mit sich, dass sie eine eindeutige Charakterisierung des Bauteils bzw. der Bauteile erlaubt. Weiterhin ist durch die Vielzahl genutzter Bereiche des Bauteils bzw. der Bauteile die exakt reproduzierbare Positionierung der Induktions- und/oder Detektionseinrichtung zum Bauteil, die in der Praxis mit großem Aufwand verbunden ist, nicht mehr in dieser Genauigkeit notwendig. Dadurch können die Kosten signifikant gesenkt werden.
In einer Ausgestaltung erfolgen die Induktion der Wirbelströme und/oder die Detektion der Größen mittels mehrerer Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen zumindest zeitabschnittsweise zeitgleich.
Beispielsweise kann in dieser Ausgestaltung ein Wirbelstromarray genutzt werden, also eine Einrichtung bzw. ein Prüfkopf mit mehreren Induktions- bzw. Detektionsspulen, welcher aus dem Stand der Technik bekannt ist und wie beschrieben zur Detektion von Fehlstellen genutzt wird. Es ist allerdings jede beliebig geformte Einrichtung nutzbar, welche mehrere geeignete Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen aufweist. Diese sind üblicherweise in einem Gehäuse angeordnet und mit diesem fest verbunden, um eine einfache und reproduzierbare Positionierung der einzelnen Spuren zueinander sowie der Spulen in Bezug zum Bauteil zu ermöglichen. Die einzelnen Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen bzw. Spulen können einen Abstand von 1 mm bis 5 mm aufweisen, insbesondere zwischen 2 mm und 4 mm. Die am Bauteil zu positionierende Oberfläche der Einrichtung kann dabei eben sein und/oder einer Oberflächenkontur des Bauteils folgen. Insbesondere sind die Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen dabei derart angeordnet, dass sie flächig in zwei Raumrichtungen nebeneinander liegend am Bauteil positionierbar sind.
Zur Durchführung des Verfahrens wird die Einrichtung bzw. der Prüfkopf am Bauteil positioniert und es werden gleichzeitig eine Vielzahl an Wirbelströmen induziert sowie eine Vielzahl von Größen detektiert. Es ist dabei keine Bewegung der Einrichtung bzw. des Prüfkopfes im Bezug zum Bauteil notwendig. Dieses Verfahren kann auch mit einer Relativbewegung zw. Einrichtung und Bauteil durchgeführt werden, hierbei erhöhen sich bei schon kleinen Relativbewegungen bis zu 3 cm die Menge an gesammelten Informationen bzw. Messpunkte signifikant.
Typischerweise werden den Bereichen der Bauteiloberfläche im ersten und/oder im weiteren Schritt jeweilig detektierte Größen bzw. Werte zugeordnet. Somit können wie beschrieben die im ersten und im weiteren Schritt genutzten Bereiche des Bauteils bzw. der Bauteile teilweise unterschiedlich sein. Mit anderen Worten werden insbesondere in jedem der Schritte mehr Daten aufgenommen als für die Identifizierung genutzt werden, sodass eine exakt identische relative Positionierung von Bauteil und Induktions- und Detektionseinrichtungen in den beiden Schritten nicht notwendig ist.
Insbesondere wird ein Abschnitt mit einer entlang der Oberfläche des Bauteils gemessenen Länge und/oder Breite von 2 cm bis 20 cm, insbesondere von 4 cm bis 15 cm, beispielsweise von 6 cm bis 12 cm, mit mehreren Induktions- und Detektionseinrichtungen für die Induktion und Detektion genutzt.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache und wenig fehleranfällige Induktion des Wirbelstroms sowie Detektion der Größe zum Treffen der Aussage über die Identität des Bauteils.
In einer weiteren Ausgestaltung erfolgen die Induktion der Wirbelströme und/oder die Detektion der Größen mittels wenigstens einer Induktions- und/oder Detektionseinrichtung zeitlich nacheinander.
In dieser Ausgestaltung kann eine einzelne Induktions- und/oder Detektionseinrichtung genutzt werden, welche in unterschiedlichen Positionen in Bezug zum Bauteil positioniert wird bzw. entlang der Bauteiloberfläche bewegt wird, um die entsprechenden Detektionen der Größen an unterschiedlichen Bereichen der Bauteiloberfläche nacheinander zu realisieren. Typischerweise erfolgt dies in beiden Schritten auf gleiche Weise. Ebenso können mehrere Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen genutzt werden, welche, beispielsweise linear, miteinander verbunden sein können.
Wenn die genutzte Einrichtung mehrere linear auf einer gemeinsamen Achse angeordnete Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen aufweist, kann die Bewegung beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zu der gemeinsamen Achse erfolgen, sodass ein an der Bauteiloberfläche liegender Flächenbereich abgedeckt wird.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil, dass kleinere bzw. einfachere Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens genutzt werden können, sowie, dass auf besonders einfache Weise einer konturierten Bauteiloberfläche gefolgt werden kann. Weiterhin ist eine höhere Auflösung bzw. eine höhere Dichte der zu detektierenden Informationen möglich, da das Verfahren in dieser Ausführungsform nicht durch die Abstände der Spulen in einem Prüfkopf bzw. Wirbelstrom-Array begrenzt ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden mehrere Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen, insbesondere an einem gemeinsamen Wirbelstromarray angeordnet, an einem Oberflächenbereich des Bauteils positioniert. Es werden einzelne Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen und/oder zu Gruppen zusammengefasste Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen nacheinander zur Induktion des Wirbelstroms und zur Detektion der Größe genutzt.
Die Positionierung kann somit auf einfache und reproduzierbare Weise erfolgen. Die Induktion des Wirbelstroms und die Detektion der Größe erfolgen typischerweise nacheinander bzw. in derart beabstandet angeordneten Gruppen, dass keine oder nur geringe Gegeninduktivitäten auftreten, die geeignet wären, die Detektion der Größen zu beeinflussen.
In einer weiteren Ausgestaltung wird nach Durchführung des ersten Schrittes und/oder vor Durchführung des weiteren Schrittes wenigstens ein Bauteil, in welches der erste und/oder der zweite Wirbelstrom induziert wird, bearbeitet. Dies erfolgt insbesondere durch Umformen, Beschichten und/oder Fügen.
Beispielweise wird ein Bauteil kaltumgeformt, mit einem Stoff bzw. Stoffgemisch beschichtet, beispielsweise in einer Tauchlackierung, mit einem weiteren Bauteil bzw. einer Baugruppe gefügt, an einen Rahmen oder einen Bauteilverbund montiert, etc. Beim Umformen des Bauteils sind für den ersten und den zweiten Schritt insbesondere ein oder mehrere Bereiche des Bauteils auszuwählen, die einen geringeren Umformgrad bzw. während der Umformung einen geringen Materialfluss aufweisen. Diese Bereiche weisen vor und nach der Umformung im Wesentlichen dasselbe Gefüge bzw. dieselbe mikroskopische Struktur auf und es kann somit die eindeutige Identifikation ermöglicht werden.
Insbesondere kann auf diese Weise die Rückverfolgbarkeit von Bauteilen in der gesamten Produktion realisiert werden, da das erfindungsgemäße Verfahren eine Identifizierung eines Bauteils auch nach einem oder mehreren der genannten Prozesse ermöglicht. Dies bringt den Vorteil einer besonders effizienten und transparenten Produktion.
In einer weiteren Ausgestaltung ist wenigstens ein Bauteil ein Blechteil, welches insbesondere eine Beschichtung wie etwa eine zinkhaltige Beschichtung und/oder eine Lackschicht aufweist.
Das Bauteil kann dabei eine Blechdicke zwischen 0,5 mm und 3 mm, insbesondere zwischen 0,6 mm und 2 mm und beispielsweise zwischen 0,7 mm und 1,3 mm, z. B. etwa 1,0 mm aufweisen. Häufig ist Blech schon bei der Lieferung als Coil mit einer zinkhaltigen Beschichtung versehen, die somit bei allen Schritten vorhanden ist. Nicht elektrisch leitende Beschichtungen haben keinen Einfluss auf die induzierten Wirbelströme und beeinträchtigen die Identifikation von Bauteilen nicht.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil, dass auf diese Weise eine besonders leichte und eindeutige Charakterisierung bzw. Identifizierung des Bauteils möglich ist.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der erste und/oder zweite Wirbelstrom in einer Tiefe des Bauteils von weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,35 mm und beispielsweise weniger als 0,2 mm induziert.
In einer Ausführungsform beträgt die Tiefe der Induktion etwa 0,1 mm. Insbesondere wird eine zur Induktion des Wirbelstroms genutzte Frequenz derart eingestellt, dass eine gewünschte Eindringtiefe erzielt wird. Je näher dabei an der Bauteiloberfläche gemessen wird, also je geringer die Eindringtiefe ist, umso genauer ist die Messung bzw. umso höher ist die Auflösung bzw. die Trennschärfe des Verfahrens. Die beschriebene Ausgestaltung bringt somit den Vorteil einer besonders genauen Detektion mit sich.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug. Dieses umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils, wobei ein Bauteil vor und/oder nach erfolgter Identifizierung einem bestimmten Bearbeitungs- oder Montageprozess zugeführt wird.
Insbesondere wird das Bauteil weiterverarbeitet und/oder in einer Zielposition montiert, beispielsweise an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs.
Durch die Identifizierung kann die Herstellung des Bauteils sowie die gesamte Produktion effizienter durchgeführt werden, da eine Rückverfolgbarkeit aller Bauteile über den gesamten Produktionsprozess ermöglicht wird.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen. Dieses umfasst wenigstens ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Bauteil, insbesondere ein Blechbauteil, wie etwa ein Karosseriebauteil.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verwendung wenigstens einer Induktions- und/oder Detektionseinrichtung, insbesondere eines Wirbelstrom-Arrays, zur Detektion eines bauteilspezifischen Datensatzes zwecks Treffens einer Aussage über die Identität des Bauteils mittels Vergleichens des Datensatzes mit weiteren Datensätzen, insbesondere von anderen Bauteilen und/oder vom selben Bauteil.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispiele erläutert.
Es zeigen

1: eine schematische Schnittzeichnung eines Bauteils mit einem Wirbelstromarray während der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrensschrittes,
2: eine perspektivische Ansicht und eine Ansicht von unten eines für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nutzbaren Wirbelstrom-Arrays, sowie
3: eine perspektivische Ansicht eines Bauteils mit einer schematischen Visualisierung generierter Informationen.

In 1 ist ein Bauteil 10 mit einer zinkhaltigen Beschichtung 15 dargestellt, an dessen Oberfläche ein Wirbelstromarray 30 angeordnet ist. Damit werden in einem ersten Schritt Wirbelströme in das Bauteil 10 induziert, es werden Messgrößen aufgenommen und es werden Informationen zu diesen Messgrößen gespeichert. Dies kann in einem weiteren Schritt wiederholt werden, sodass ein Vergleich der erfassten Messgrößen eine Aussage darüber erlauben kann, ob es sich bei den auf diese Weise untersuchten Bauteilen um dasselbe Bauteil handelt.
Der Wirbelstromarray 30 umfasst mehrere Induktions- und Detektionseinrichtungen 33, nämlich Spulen, die in regelmäßigen Abständen entlang zweier Ausdehnungsrichtungen im Raum angeordnet sind. Jede der Induktions- und Detektionseinrichtungen 33 ist über einem Bereich 12 des Bauteils 10 positioniert, in welchem sie teilweise zeitgleich, oder mit einem geeigneten Multiplexer einzeln hintereinander, einen Wirbelstrom induziert und die zugehörige Detektion der entsprechenden Größe durchführt. Durch den Multiplexer können die Sensoren auf verschiedene Weise angesprochen werden, z.B. paarweise zwei benachbarte Sensoren im Differenzmodus.
2 zeigt zwei Ansichten eines für das erfindungsgemäße Verfahren nutzbaren Wirbelstromarrays 30. In der oberen Darstellung ist der Wirbelstromarray 30 von schräg oben gezeigt, sodass im Wesentlichen sein Gehäuse 35 sichtbar ist. Die untere Abbildung zeigt die Unterseite des Wirbelstromarrays 30, sodass die im Gehäuse 35 in regelmäßiger Folge angeordneten, punktförmig dargestellten Induktions- und Detektionseinrichtungen 33 sichtbar sind. In der gezeigten Ausführungsform sind dies dreiunddreißig Induktions- und Detektionseinrichtungen 33. Diese sind von einem Rand des Gehäuses umgeben und in zwei Reihen angeordnet, sodass sie einen Oberflächenbereich des Bauteils abdecken können und in den in diesem Oberflächenbereich liegenden Bereichen des Bauteils Wirbelströme induzieren und Größen detektieren können. Ein am Wirbelstromarray angeordnetes Kabel dient der Verbindung mit einer Steuerungs- und Auswerteinrichtung.
3 zeigt ein Bauteil 10, nämlich eine Tür für ein Kraftfahrzeug, auf welchem in schematischer Weise Informationen 20, nämlich mittels Wirbelstrommessung detektierte Größen dargestellt sind. In einem Oberflächenbereich der Tür sind matrixartig in zwei nebeneinander liegenden Reihen unterschiedliche gemessene Zahlenwerte in einer mustercodierten Form wiedergegeben. Jedem Bereich 12 ist eine Information 20 zugeordnet. Beispielsweise handelt es sich dabei um infolge der Wirbelströme hervorgerufene und anschließend detektierte Spannungswerte. Hierbei ist zu bemerken, dass die Darstellung nicht maßstabsgetreu ist, wobei die Auflösung bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens typischerweise höher ist, also mehr Bereiche 12 pro Bauteiloberfläche für die Induktion und Detektion genutzt werden als dargestellt.
Bezugszeichenliste

Bauteil	10
Bereich	12
Beschichtung	15
Information	20
Wirbelstromarray	30
Induktions- und Detektionseinrichtung	33
Gehäuse	35

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19940843 A1 [0007]
DE 102009009027 A1 [0008]
DE 102013002775 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10), insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, bei dem - in einem ersten Schritt in zumindest einem Bereich (12) eines Bauteils (10) wenigstens ein erster Wirbelstrom induziert wird, eine dadurch beeinflusste erste Größe eines physikalischen Parameters detektiert wird und wenigstens eine erste Information (20) bezüglich der ersten Größe generiert und gespeichert wird, und - in einem weiteren Schritt in zumindest einem Bereich (12) eines Bauteils (10) wenigstens ein zweiter Wirbelstrom induziert wird, eine dadurch beeinflusste zweite Größe eines physikalischen Parameters detektiert wird und wenigstens eine zweite Information (20) bezüglich der zweiten Größe generiert wird, und - die erste und die zweite Information (20) zwecks Aussage über die Identität des Bauteils (10), in welches der zweite Wirbelstrom induziert wurde, miteinander verglichen werden.
Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt und/oder der weitere Schritt an mehreren Bauteilen (10) ausgeführt wird, wobei die Bauteile (10) im Wesentlichen baugleich sind und die ersten bzw. zweiten Wirbelströme im Wesentlichen in einander entsprechenden Positionen am jeweiligen Bauteil (10) induziert werden.
Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten und/oder im weiteren Schritt in mehreren, insbesondere benachbart zueinander befindlichen, Bereichen (12) des jeweiligen Bauteils (10) Wirbelströme induziert werden, in mehreren Bereichen (12) Größen detektiert werden und mehrere Informationen (20) bezüglich der detektierten Größen generiert werden.
Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktion der Wirbelströme und/oder die Detektion der Größen mittels wenigstens einer Induktions- und/oder Detektionseinrichtung (33) zeitlich nacheinander erfolgen.
Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen (33), insbesondere an einem gemeinsamen Wirbelstromarray (30) angeordnet, an einem Oberflächenbereich des Bauteils (10) positioniert werden und einzelne Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen (33) und/oder zu Gruppen zusammengefasste Induktions- und/oder Detektionseinrichtungen (33) nacheinander zur Induktion des Wirbelstroms und zur Detektion der Größe genutzt werden.
Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Durchführung des ersten Schrittes und/oder vor Durchführung des weiteren Schrittes wenigstens ein Bauteil (10), in welches der erste und/oder der zweite Wirbelstrom induziert wird, bearbeitet wird, insbesondere durch Umformen, Beschichten und/oder Fügen.
Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bauteil (10) ein Blechteil ist, welches insbesondere eine Beschichtung (15) wie etwa eine zinkhaltige Beschichtung und/oder eine Lackschicht aufweist.
Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Wirbelstrom in einer Tiefe des Bauteils (10) von weniger als 0,5 mm, insbesondere weniger als 0,35 mm und beispielsweise weniger als 0,2 mm induziert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (10), insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, umfassend das Verfahren zur Identifizierung eines Bauteils (10) gemäß einem der Ansprüche 1-8, wobei ein Bauteil (10) vor und/oder nach erfolgter Identifizierung einem bestimmten Bearbeitungs- oder Montageprozess zugeführt wird.
Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug wenigstens ein mit dem Verfahren gemäß Anspruch 9 hergestelltes Bauteil (10) umfasst.