Mess- & Prüfsysteme
MagHyst® für die In-Line-Prüfung weichmagnetischer Bauteile und Baugruppen

Zwischen dem weichmagnetischen Ausgangsmaterial, dessen magnetische Eigenschaften der Entwickler eines elektromagnetischen Systems bei der FEM-Auslegung zugrunde gelegt hat, und dem fertigen elektromagnetischen Produkt liegen zahlreiche Fertigungs- und Montageprozesse.

Während die Materialkennwerte des Rohmaterials bekannt und im Idealfall bereits durch B(H)-Messungen verifiziert wurden, durchlaufen die Bauteile anschließend eine Vielzahl technologischer Bearbeitungsschritte, die die magnetischen Eigenschaften erheblich verändern können.

Zu den häufigsten Einflussfaktoren gehören:

• Drehen
• Fräsen
• Bohren
• Stanzen
• Biegen
• Tiefziehen
• Schweißen
• Löten
• Fügen und Montieren

Nahezu jede mechanische oder thermische Bearbeitung erzeugt Spannungen und Gefügeänderungen im Werkstoff, die sich unmittelbar auf dessen magnetische Eigenschaften auswirken.
Die ursprünglich für die elektromagnetische Auslegung verwendeten Materialkennwerte stimmen daher häufig nicht mehr mit den Eigenschaften des fertig bearbeiteten Bauteils überein.

Zwar können weichmagnetische Glühprozesse die magnetischen Eigenschaften oftmals weitgehend wiederherstellen, jedoch sind solche Verfahren zeit- und kostenintensiv und werden deshalb nur in ausgewählten Anwendungen eingesetzt.
In der industriellen Praxis bleiben Veränderungen magnetischer Eigenschaften daher häufig unentdeckt, obwohl sie einen erheblichen Einfluss auf die Funktion des späteren elektromagnetischen Systems haben können.

Die Folgen reichen von erhöhten Fertigungsstreuungen bis hin zu Funktionsabweichungen kritischer Produkteigenschaften wie:

• Magnetkraft
• Kraft-Hub-Kennlinie
• Magnethysterese
• Schaltströme
• Schaltzeiten
• Remanenzverhalten
• Dynamisches Ansprechverhalten

Die fehlende Qualitätskontrolle zwischen Wareneingang und End-of-Line-Prüfung**

In vielen Fertigungsprozessen existieren heute zwei etablierte Prüfstationen:

• Wareneingangsprüfung des Rohmaterials
• End-of-Line-Prüfung des fertigen Produkts

Dazwischen liegen jedoch zahlreiche Fertigungs- und Montageprozesse, deren Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften meist nicht überwacht wird.
Genau diese Lücke schließt die MagHyst® technology.

In-Line-Qualitätskontrolle von Bauteilen und Baugruppen

MagHyst® ermöglicht die zerstörungsfreie In-Line-Prüfung weichmagnetischer Einzelteile sowie vormontierter Baugruppen direkt innerhalb des Produktionsprozesses.
Dadurch können magnetisch relevante Fertigungsfehler unmittelbar nach ihrem Entstehen erkannt werden – lange bevor sie zu einem fehlerhaften Endprodukt führen.

Typische Prüfobjekte sind beispielsweise:

Einzelteile

• Anker
• Joche
• Magnetkerne
• Spulengehäuse
• Polrohre
• Magnetische Führungselemente

Vormontierte Baugruppen

• Polrohre mit montiertem Anker
• Baugruppen mit Führungsbuchsen
• Baugruppen mit Federn
• Baugruppen mit Antiremanenzscheiben
• Teilmontierte Magnetantriebe
• Vormontierte Magnetkreise

Damit entsteht erstmals eine durchgängige Qualitätsüberwachung entlang der gesamten Fertigungskette elektromagnetischer Produkte.

Fehler erkennen, bevor Wertschöpfung verloren geht

Der größte wirtschaftliche Vorteil einer In-Line-Prüfung liegt darin, Fehler unmittelbar nach ihrer Entstehung zu erkennen.
Anstatt erst bei der End-of-Line-Prüfung festzustellen, dass ein fertiges Produkt die Anforderungen nicht erfüllt, können fehlerhafte Bauteile oder Baugruppen bereits während der Fertigung identifiziert und ausgeschleust werden.
Dadurch entstehen:

• kürzere Regelkreise in der Qualitätssicherung
• geringere Ausschusskosten
• reduzierte Nacharbeitskosten
• geringere Materialverluste
• schnellere Ursachenanalyse
• höhere Prozessstabilität

Fehlerhafte Bauteile verlassen den Produktionsprozess unmittelbar nach ihrer Identifikation. Gleichzeitig können die zugrunde liegenden Prozessursachen schnell lokalisiert und beseitigt werden.
Die sonst häufig auftretende Fehlerfortpflanzungskette wird bereits an ihrem Ursprung unterbrochen.

Beispiel : In-Line-Prüfung von Magnetventilen

Bei Magnetventilen können beispielsweise Polrohr-Baugruppen bereits vor dem endgültigen Verschließen oder Verstemmen geprüft werden.
Hierzu gehören Baugruppen mit:

• Anker
• Feder
• Führungsbuchsen
• Antiremanenzelementen
• weiteren magnetisch relevanten Komponenten

Bereits in diesem frühen Fertigungsstadium können Abweichungen erkannt werden, bevor die Baugruppe irreversibel verschlossen wird und ein späterer Eingriff nicht mehr möglich ist.
Dadurch wird verhindert, dass zusätzliche Fertigungsschritte, Montagekosten und Prüfaufwände in ein Produkt investiert werden, dessen spätere n.i.O.-Bewertung bereits vorprogrammiert ist.

Vergleichende Magnetcharakterisierung von Bauteilen und Baugruppen

Während bei der Werkstoffcharakterisierung die klassische B(H)-Kennlinie im Mittelpunkt steht, werden bei der Prüfung fertiger Bauteile und Baugruppen andere magnetische Kenngrößen betrachtet.
Im Fokus stehen hierbei insbesondere die geometrieabhängigen Ψ(i)-Kennlinien des jeweiligen Prüfobjekts.
Diese Kennlinien repräsentieren die magnetische Signatur eines konkreten Bauteils oder einer Baugruppe und enthalten Informationen über:

• Materialqualität
• Geometrieabweichungen
• Montagezustand
• Luftspalte
• Bewegliche Komponenten
• Magnetische Streuungen

In der industriellen Praxis erfolgt die Bewertung typischerweise durch Vergleich mit einem Referenzobjekt, dessen Qualität bereits als eindeutig i.O. bestätigt wurde.
Jedes produzierte Bauteil oder jede Baugruppe wird dabei mit dem entsprechenden Referenzzustand verglichen.
Dieses vergleichende Prüfverfahren bietet eine äußerst hohe Empfindlichkeit gegenüber Abweichungen und ist gleichzeitig einfach in bestehende Produktionsprozesse integrierbar.

Der Weg zur Null-Fehler-Produktion

Mit MagHyst® entsteht eine zusätzliche Qualitätsebene zwischen Materialeingangsprüfung und End-of-Line-Test.
Dadurch wird eine lückenlose magnetische Qualitätsüberwachung über die gesamte Wertschöpfungskette möglich.
Anstatt Fehler erst am fertigen Produkt zu erkennen, werden deren Ursachen bereits während der Entstehung sichtbar.
Dies schafft die Grundlage für:

• Null-Fehler-Strategien
• stabile Fertigungsprozesse
• reduzierte Produktionskosten
• geringere Ausschussquoten
• höhere Produktqualität
• maximale Prozesssicherheit

MagHyst® macht magnetische Qualität erstmals entlang des gesamten Fertigungsprozesses sichtbar, vom Rohmaterial über einzelne Bauteile bis hin zur fertig montierten Baugruppe.