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Ich höre was, was du nicht hörst - RTE Akustik+Prüftechnik

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S YS T E M E N T W I C K L U N G
Akustische Qualitätsprüfung
Ich höre was,
was du nicht
hörst
Der Mensch als Individuum ist beeinflusst von
seiner Erfahrung, seinen Gefühlen, seinem
Geschmack. Sein Hörvermögen beeinflusst
außer diesen weichen Einflüssen auch die
Biologie. Krankheit, Alter, Genussmittel und
Tagesform führen entweder zur Einschränkung oder zu großen Schwankungen in der
Wahrnehmung. Daher können subjektiv
akustisch geprüfte Baugruppen und Geräte
durchaus noch fehlerhaft sein oder unangenehm klingen. Um dieses »Unangenehm«
greifbar zu machen, ist ausgefeilte Schwingungsmesstechnik notwendig.
Michael Kiefer
E
lektrisch
verstellbare
Sitze in der Automobilindustrie sind HightechProdukte. Sie beinhalten
nicht nur elektrische Sitzversteller, sondern vielfältige
Zusatzfunktionen wie Sitzbelegungserkennung, Fußraumbeleuchtung, Speicherfunktionen, Sitzheizung und
-belüftung bis hin zu komplexen Klimasteuergeräten.
Geräuschart
Schlagen/Tackern
Brummen
Quietschen
Schnarren
Jaulen
Wird hierbei ein fehlerhaftes
Teil erst im fertig montierten
und bepolsterten Sitz erkannt, wird die Nacharbeit
im Verhältnis zur Komponentenprüfung überproportional teuer und behindert
den Fertigungsprozess, da
die Sitze just-in-time gefertigt werden. Eine logische
Schlussfolgerung daraus ist,
in verschiedenen Produktionsstufen Prüf- und Dokumentationsschritte einzufügen.
Beschreibung
Tieffrequente, periodische Anregung
einer Strukturresonanz
Disharmonisches Gemisch von
tieffrequenten, modulierten Anteilen
Hochfrequentes Signal, tieffrequente
Anregung einer Strukturresonanz
Nasaler Ton im mittleren Frequenzbereich
Schwankende höhere Motorordnungen,
niederfrequente AM-Modulation
Beispielsweise findet so eine
Prüfung der Funktions- und
Geräuschdaten eines Sitzverstellers als unmontierter
Antrieb, als Komponente im
unbepolsterten Sitzgestell
und im bepolsterten Komplettsitz statt. Durch externe
Einflüsse, wie etwa die Ver-
Mögliche Analyseverfahren
Frequenzband im Leistungsspektrum,
Kurtosis, Crestfaktor
Hochaufgelöstes Leistungsspektrum,
Modulationsspektrum
Schärfe, Leistungsspektrum
Modulationsspektrum
Rauhigkeit, Modulationsspektrum
Tabelle 1: Beispiele für Geräuscharten und mögliche Analyseverfahren
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DESIGN&ELEKTRONIK 07/2008
spannungen eines Verstellantriebes bei der Montage
oder Bepolsterung, kann
sich das Verhalten der Komponente entscheidend ändern. Eine kontinuierliche
Überwachung und Dokumentation der Produktion
vermeidet Kundenreklamationen.
Nach Fehlern lauschen
Unter vergleichbaren Umgebungsbedingungen lassen
sich Luftschallmessungen in
der Fertigung nicht durchführen, eine Simulation der
gesamten Einbaubedingungen ist jedoch wirtschaftlich
nicht sinnvoll. Bei der
Geräuschbeurteilung von
Komponenten im Fahrzeug
müsste eine Schallkabine
Kennzahlen
für
das
Geräuschverhalten des Prüflings berechnen. In jedem
Einzelfall sind Bedingungen
in der Prüftechnik (Prüfstand, Sensorik, Verfahren)
zu finden oder zu entwickeln, die den Bedingungen der realen Welt möglichst nahe kommen.
Für den subjektiven Eindruck
des Menschen gibt es allerlei
Umschreibungen, wie sie in
der Tabelle 1 aufgelistet
sind. In der zweiten Spalte
ist eine nähere Umschreibung zu sehen, in Spalte
drei mögliche Analyseverfahren. Mit diesem Ansatz
lässt sich in der laufenden
Produktion ein System auf
verschiedene Fehlerbilder
einrichten.
■ Es wird ein Verantwortlicher für die Prüfaufgabe
definiert und der notwendige Freiraum geschaffen.
■ Die Daten der Schwingungsmessung werden
nicht nur archiviert, sondern die Erkenntnisse daraus fließen in die Produktverbesserung ein.
Bild 3 zeigt die rückläufigen
Kundenreklamationen, aber
auch die internen Reklamationen, also die fehlerhaften
Teile, die in der Produktion
aufgrund der Schwingungsprüfung aussortiert wurden.
Die Erkenntnisse flossen in
die Produktentwicklung, sodass immer weniger Fehlteile auszusortieren waren.
Was die Kurve allerdings
auch verdeutlicht ist die Tat-
Bild 1: Integrierter Funktions- und Schwingungsprüfstand
den
Fahrzeuginnenraum
realistisch nachbilden, was
angesichts der Variantenund
Ausstattungsvielfalt
kaum möglich ist. Aus diesem Grunde gibt es einen
prinzipiellen
Unterschied
zwischen der Beurteilung im
Fahrzeug und den Messun-
gen am Prüfstand in der Fertigung. Die maschinelle
Geräusch- und Schwingungsbeurteilung kann zwar
den
Höreindruck
des
menschlichen Prüfers nicht
in der gleichen Weise erfassen, sie kann aber Fertigungsfehler erkennen und
Bild 2: Fehlerbild »Brummen« im hochauflösenden Leistungsspektrum
Bild 3: Nutzen der integrierten Schwingungsprüfung
In Bild 2 ist das typische Fehlerbild »Brummen« über das
Verfahren des Leistungsspektrums abgebildet. Frequenzselektive Betrachtung
und Bewertung ermöglichen direkt Rückschlüsse auf
Fehlerquelle und -ursache.
Prüftechnik heftet das Image
an, unproduktiv und kostenintensiv zu sein. So hat
auch der Hersteller von Autositzen Faurecia im Vorfeld
die Kosten genau analysiert
und dabei zwei wichtige
Prozesse von Anfang an installiert:
sache, dass eine Schwingungsprüfung nicht zu einem Stichtag installiert wird
und von da an alle Fehler erkennt. Es ist ein iterativer
und interaktiver Prozess, der
sich je nach Komplexität
über Tage oder wie hier Monate erstrecken kann. (mc)
Michael Kiefer
ist Geschäftsführer von
RTE Akustik + Prüftechnik
Telefon 07 21/94 65 06 0
www.rte.de
Literatur:
Lutz Klingauf: Noise and vibration inspection on powered seat frames in
series production, Forum Akustik der DGaQs 2006
DESIGN&ELEKTRONIK 07/2008
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Gesundheitswesen
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