Warum automatisieren – und wann lohnt es sich für Sie?
In der Materialprüfung sollen Prüfergebnisse eine belastbare Aussage über das Material liefern – nicht über Bedienereinflüsse, manuelle Abläufe oder unterschiedliche Arbeitsweisen im Labor. Automatisierte Materialprüfung hilft, wiederkehrende Prüfschritte zu standardisieren, Bedienereinflüsse zu reduzieren und Prüfprozesse reproduzierbarer zu gestalten.
Für Prüflabore und Qualitätssicherung bedeutet das: weniger Streuung, bessere Vergleichbarkeit und mehr Freiraum für qualifiziertes Personal, das sich auf Bewertung, Analyse und Prozessverbesserung konzentrieren kann.
Warum Prüflabore an ihre Grenzen stoßen
Materialprüfungen sind die Grundlage für Qualitätsentscheidungen, Materialfreigaben und Produktentwicklungen. Von den Ergebnissen hängen Produktionsfreigaben, Liefertermine oder technische Entscheidungen in der Produktentwicklung ab.
Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Prüflabore deutlich: mehr Prüfungen in kürzerer Zeit, höhere Anforderungen an Dokumentation und Rückverfolgbarkeit, Fachkräftemangel und zunehmender Kostendruck.
Besonders kritisch wird diese Situation, wenn Routineprüfungen viel qualifiziertes Personal binden. Erfahrene Bediener können viele Einflüsse zwar gut kontrollieren, stehen dann aber nur eingeschränkt für anspruchsvollere Aufgaben wie Datenanalyse, Werkstoffbewertung oder methodische Weiterentwicklung zur Verfügung.
Die zentrale Frage lautet daher nicht nur: Wie können mehr Proben geprüft werden?
Sondern: Wie lassen sich Prüfergebnisse so erzeugen, dass sie reproduzierbar, vergleichbar und prozesssicher sind?
Faktor Mensch in der Materialprüfung
Bei einer Materialprüfung wirken mehrere Einflussgrößen auf das Ergebnis. Neben dem Material selbst spielen auch die Prüfmaschine, die Probenvorbereitung und der Bediener eine Rolle. Ziel einer sauberen Prüfstrategie ist es, alle nicht-materialbedingten Einflüsse möglichst gering zu halten.
In manuellen Prüfabläufen können Streuungen unter anderem durch folgende Faktoren entstehen:
- Unterschiedliche Ausrichtung der Probe
Wird eine Probe nicht immer gleich in Probenhalter oder Spannzeuge eingelegt, kann dies das Prüfergebnis beeinflussen. Gerade bei seriennahen Routineprüfungen ist eine gleichbleibende Handhabung entscheidend. - Ungenaue Querschnittsmessung
Bei vielen Prüfungen gehen Probenabmessungen direkt in die Berechnung von Kennwerten ein. Ungenaue oder uneinheitlich durchgeführte Messungen können daher zu abweichenden Ergebnissen führen. - Einfluss durch Handwärme oder Feuchtigkeit
Handwärme und Handfeuchtigkeit können das Bruchverhalten eines Materials beeinflussen. Je nach Material werden Kennwerte wie Streckgrenze oder Zugfestigkeit dadurch beeinträchtigt. - Unterschiedliche Vorgehensweisen zwischen Bedienern oder Standorten
Werden Prüfungen in mehreren Laboren, Schichten oder Standorten durchgeführt, können abweichende Arbeitsweisen zusätzliche Streuungen erzeugen. Für Qualitätsabteilungen erschwert das die Bewertung von Ergebnissen und kann Wiederholprüfungen notwendig machen.
Die Folge ist nicht nur ein technisches Problem. Streuende oder schwer vergleichbare Ergebnisse führen im Laboralltag zu zusätzlichem Aufwand, längeren Freigabeprozessen und unsicheren Entscheidungsgrundlagen.
Wie automatisierte Prüfsysteme Streuungen reduzieren
Automatisierte Prüfsysteme standardisieren wiederkehrende Prozessschritte: Proben zuführen, identifizieren, vermessen, prüfen, auswerten und dokumentieren. Dadurch laufen Prüfserien unter gleichbleibenden Bedingungen ab.
Je nach Prüfaufgabe können zusätzliche Systeme integriert werden, zum Beispiel ID-Scanner, Querschnittsmessgeräte, Härteprüfer, Rauheitsmessgeräte, Temperierung oder Datenbankanbindungen.
Für die Qualitätssicherung entsteht dadurch eine belastbarere Entscheidungsgrundlage. Ergebnisse lassen sich sicherer bewerten, Freigabeprozesse werden planbarer und qualifiziertes Laborpersonal kann sich stärker auf Analyse, Bewertung und Prozessoptimierung konzentrieren.
Automatisierung rechnet sich. Messbar und langfristig.
Die Entscheidung für ein automatisiertes Prüfsystem wird häufig über den Investitionsaufwand betrachtet. Entscheidend ist jedoch die Wirtschaftlichkeit über den gesamten Lebenszyklus. Durch höhere Auslastung, reproduzierbarere Prüfergebnisse, schnellere Produktfreigaben und mehr Prozesssicherheit lassen sich Kosten dauerhaft reduzieren. Die folgenden Kennzahlen zeigen, wo sich diese Effekte im Laboralltag konkret bemerkbar machen.
Mehr Laborkapazität ohne zusätzliches Personal
Präzisere Prüfdaten schaffen wirtschaftliche Vorteile
Produkte schneller zum Kunden bringen
Automatisierung rechnet sich. Der wirtschaftliche Effekt.
Jeder einzelne Vorteil trägt zur Wirtschaftlichkeit des Prüflabors bei. In Summe entsteht ein messbarer Mehrwert: vorhandene Ressourcen werden besser genutzt, Entscheidungen basieren auf belastbareren Prüfdaten, Produkte erreichen schneller den Markt und Prozesse laufen stabiler. Damit wird aus einer Investition in Automatisierung ein langfristiger Beitrag zu Produktivität, Qualität und Wettbewerbsfähigkeit.
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Flexibilität trotz Automatisierung
Ein häufiger Vorbehalt gegenüber automatisierter Materialprüfung ist die Sorge, dass automatisierte Systeme zu unflexibel für wechselnde Prüfanforderungen sind. Moderne Systeme müssen jedoch genau das leisten: Anpassbarkeit an neue Werkstoffe, geänderte Normen oder zusätzliche Anwendungen.
Automatisierte Prüfsysteme wie ALEX, roboTest N und roboTest L ermöglichen es, Prüfabläufe an neue Probenformen, geänderte Ablaufsequenzen oder zusätzliche Prüfaufgaben anzupassen. Der SmartWizard, ein Assistent für die Automatisierungssoftware autoEdition3, unterstützt Bediener dabei, solche Anpassungen selbstständig vorzunehmen.
Gleichzeitig bleiben manuelle Prüfungen jederzeit möglich. Sonderprüfungen, Einzelproben oder neue Methoden können dadurch unabhängig vom automatisierten Ablauf durchgeführt werden.
Wie eine automatisierte Prüfstrategie im Labor aufgebaut wird
Eine automatisierte Prüfstrategie beginnt nicht mit der Auswahl eines Roboters, sondern mit der Analyse der Prüfaufgabe. Im ersten Schritt wird der bestehende Prüfablauf betrachtet: von der Probenidentifikation über die Probenvermessung und Zuführung bis zur eigentlichen Prüfung, Auswertung und Dokumentation.
Darauf aufbauend wird der passende Automatisierungsgrad festgelegt. Für kleinere Serien ab 10 Proben kann die kompakte Prüflösung ALEX ausreichen. Bei hohen Prüfvolumen, mehreren Prüfschritten oder zusätzlichen Messaufgaben kann das vollautomatisierte Prüfsystem roboTest R sinnvoll sein.
Eine zentrale Rolle spielt die Automatisierungssoftware autoEdition3. Sie steuert, regelt und kontrolliert das Probenhandling, automatische Abläufe für Messungen und Prüfungen sowie die Datenspeicherung der Prüfergebnisse. Die Prüfung selbst wird – wie bei allen Materialprüfmaschinen von ZwickRoell – von der Prüfsoftware testXpert verwaltet.
Dadurch bleiben Automatisierungsaufgaben und Prüfverwaltung klar getrennt: autoEdition3 übernimmt Handling und Prozessablauf, testXpert verwaltet die Prüfung selbst.
Die Vorteile auf einen Blick:
- Reproduzierbarere Prüfergebnisse
- Geringerer Bedienereinfluss
- Bessere Rückverfolgbarkeit
- Weniger monotone Routinetätigkeiten
- Belastbarere Entscheidungsgrundlagen
- Schnellere Materialfreigaben
- Der wichtigste Punkt bleibt: Wenn Bedien- und Maschineneinflüsse möglichst konstant gehalten werden, rückt der eigentliche Prüfgegenstand stärker in den Mittelpunkt – das Material selbst.
Wann lohnt sich automatisierte Materialprüfung?
Ob sich eine Automatisierung lohnt, sollte nicht pauschal über die Laborgröße bewertet werden. Entscheidend ist der konkrete Prüfprozess: Wie viele Proben fallen regelmäßig an? Welche Prüfschritte werden wiederholt durchgeführt? Welche Nebenprozesse wie Probenidentifikation, Querschnittsmessung oder Dokumentation müssen eingebunden werden?
Nach Erfahrung von ZwickRoell amortisieren sich rund 90 Prozent der Automatisierungen bereits innerhalb der ersten zwei Jahre. Einen ersten Eindruck, ob sich für eine konkrete Prüfanwendung eine Vollautomatisierung lohnt, bietet der Amortisationsrechner.
Eine fundierte Amortisationsbetrachtung bleibt dennoch wichtig. Denn die Wirtschaftlichkeit hängt unter anderem von täglicher Probenanzahl, Prüfzeit pro Probe, Automatisierungsgrad, Personalkosten, Arbeitszeiten, Schichtmodellen, vorhandenen Prüfmaschinen und möglichen Nachrüstungen ab.
Für eine belastbare Bewertung bietet ZwickRoell eine individuelle Amortisationsberechnung auf Basis des konkreten Prüfbedarfs an.
ROI calculator
Ready-for-Future: Prüfmaschinen heute kaufen, morgen automatisieren
Welche Produkte der Markt von morgen fordert und wie die passenden Prüfanforderungen aussehen, lässt sich heute nur begrenzt vorhersehen. Neue Werkstoffe, geänderte Normen oder zusätzliche Anwendungen können dazu führen, dass Prüflabore ihre Prüfprozesse anpassen oder erweitern müssen.
Ein Vorteil modular ausgelegter ZwickRoell-Prüfsysteme liegt darin, dass sie auf zukünftige Anforderungen vorbereitet werden können. Auch manuell betriebene Prüfmaschinen lassen sich bei Bedarf später mit einer Automatisierung erweitern. Wird eine bestehende ZwickRoell-Maschine nachträglich automatisiert, können bis zu 80 Prozent der vorhandenen Komponenten weiterverwendet werden.
Das schafft Investitionssicherheit: Bestehendes Equipment bleibt nutzbar, während der Automatisierungsgrad an neue Prüfvolumina, Prozessanforderungen oder Anwendungen angepasst werden kann. So wird die Prüfmaschine nicht nur für die heutige Prüfaufgabe beschafft, sondern bleibt ab dem ersten Tag auf zukünftige Erweiterungen vorbereitet.
Fazit: Automatisierung hilft, den Fokus wieder auf das Material zu richten
Die Automatisierung der Materialprüfung ist weit mehr als ein Mittel zur Reduzierung manueller Arbeitsschritte. Sie unterstützt Prüflabore dabei, Bedienereinflüsse zu minimieren, Prüfprozesse reproduzierbarer zu gestalten und vorhandene Ressourcen effizienter einzusetzen.
Gleichzeitig zeigt die Entwicklung moderner Automatisierungslösungen, dass Automatisierung heute nicht mehr ausschließlich großen Prüflaboren vorbehalten ist. Vom Einstiegssystem für standardisierte Routineprüfungen bis hin zum vollintegrierten Prüfsystem stehen unterschiedliche Ausbaustufen zur Verfügung.
Am Ende steht das eigentliche Ziel jeder Materialprüfung im Mittelpunkt: belastbare Kennwerte, bei denen möglichst nur ein Faktor zählt – das Material selbst.
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