Manager für Qualitätssicherung im Automobilbau oder in der Luft- und Raumfahrt müssen sicherstellen können, dass gefertigte Teile den vom Kunden vorgegebenen Anforderungen, Spezifikationen und Toleranzen entsprechen. Dafür greifen sie auf Koordinatenmessgeräte (CMMs) zurück, die genauesten Messgeräte, die es für Qualitätsprüfungen gibt.
Daniel Brown, Ametek – Division Creaform, Leinfelden-Echterdingen
Häufig muss man für diese Genauigkeit jedoch mit einer zeitaufwendigen Bedienung teuer bezahlen. Das CMM kann z. B. möglicherweise nicht für eine Erstmusterprüfung (FAI) eingesetzt werden oder, sogar noch schlimmer, es ist vollständig ausgelastet, weil ein Fehler erst am Ende der Fertigung eines Teils entdeckt wurde. Anschließend gibt es ein ständiges Hin und Her zwischen CMM und Fertigungsbereich, um festzustellen, an welcher Stelle das Problem aufgetreten ist. In solch Situationen sind den Managern für Qualitätskontrolle durch die Technik die Hände gebunden und der Ausübung ihrer Arbeit damit unnötige Grenzen gesetzt.
Was wäre, wenn sie eine Geheimwaffe einsetzen könnten, wenn das CMM ausgelastet ist? Was wäre, wenn sie Zugang zu einer ganzen Reihe von alternativen Lösungen hätten, mit denen sie die Qualitätsprüfung verbessern könnten? Damit sie bei der Ausübung ihrer Pflichten nicht eingeschränkt sind, wurde für QS-Manager folgende Liste zusammengestellt, die Vor- und Nachteile unterschiedlicher Messsysteme gegenüberstellt.
Handmessgeräte
Zu den am weitesten verbreiteten Handmessgeräten gehören Bügelmessschrauben, Messschieber, Winkelmesser und Prüflehren. Diese Werkzeuge werden vornehmlich für einfache Prüfungen und grundlegende Messungen herangezogen, wie z. B. Messen eines Durchmessers, einer Wandstärke oder anderer Maße, für die kein Bericht erforderlich ist.
Vorteile:
- Einfache Verwendung
- Nur technische Grundkenntnisse erforderlich
- Hohe Genauigkeit
- Schneller Einsatz für einfache Messungen und Merkmale
Nachteile:
- Wiederholbarkeit: Die Messung beruht auf der Handhabung des Anwenders
- Auswahl des am besten geeigneten Werkzeugs gestaltet sich schwierig, da für jede Messung ein anderes Gerät erforderlich ist
- Einsatz bei komplexen Teilen schwierig
- Fest installierte CMMs eignen sich für komplexe Teile deutlich besser als Handmessgeräte. Tatsächlich kann mit ihnen nahezu jedes Merkmal/Maß mit sehr hoher Genauigkeit gemessen werden. Aus genau diesem Grund sind sie für QS-Manager auch die erste Wahl bei Messgeräten. Sie sind derart beliebt, dass sie häufig von unterschiedlichen Messaufgaben ausgelastet sind.
Fest installierte CMMs
Vorteile:
- Effiziente Messung komplexer Teile
- Flexibilität
- Zugang zu automatisch erstellten Berichten
- Möglichkeit, sämtliche Arten von Merkmalen zu messen und zu prüfen
- Unschlagbare Genauigkeit
Nachteile:
- Die Kontur des Messkörpers wird durch die Größe des Messtischs beschränkt
- Hohe Verwendungskosten
- Umfangreiche technische Kenntnisse erforderlich
- Fest am Boden installiert
- Starre Einrichtung erforderlich
Unterkategorie: Laser-Tracker
Werkzeuge dieser Unterkategorie werden häufig eingesetzt, um große Teile zu messen. Während fest installierte CMMs durch die Messtischfläche und tragbare CMMs durch ihr Messvolumen begrenzt werden, können Laser-Tracker Teile wie Tragflächen oder Fahrzeugrahmen sowie große Werkzeuge messen.
Zu den Nachteilen gehört jedoch, dass sie eine starre Einrichtung erfordern und äußerst bewegungsempfindlich sind.
Tragbare CMMs
Tragbare CMMs sind die Alternative, wenn ein Teil nicht vom Fertigungsbereich in das Messlabor transportiert werden kann. Sie verfügen über die Vorteile eines fest installierten CMM und sind mobil, so dass das CMM in den Fertigungsbereich, ein anderes Gebäude oder das Werk eines Lieferanten mitgenommen werden kann.
Vorteile:
- Mobilität: Das Messgerät kommt zum Bauteil (nicht umgekehrt)
- Einfache Verwendung
- Möglichkeit einer direkten Messung im Fertigungsbereich
Nachteile:
- Empfindlich gegenüber Vibrationen, nicht für Messungen in instabilen Fertigungsbereichen geeignet
- Starre Einrichtung erforderlich
- Erfahrung und Fertigkeiten des Anwenders können sich auf die Messgenauigkeit auswirken
- Genauigkeitsverlust
Unterkategorie: Optische tragbare CMMs
Werkzeuge dieser Unterkategorie bieten dieselben Vorteile wie einfache tragbare CMMs, haben aber einen entscheidenden Vorteil: Eine starre Einrichtung entfällt. Das bedeutet, dass wirklich alles (Tracker, Messgerät und Messkörper) während der Messung bewegt werden kann. Dadurch wird etwas Druck von den Anwendern genommen. Außerdem müssen die technischen Kenntnisse nicht stark ausgeprägt sein, da weniger Fehler aufgrund zusätzlicher Handgriffe und Ausrichtungen entstehen. Kurz: Optische tragbare CMMs sind perfekt auf Messungen im Fertigungsbereich abgestimmt.
3D-Scanner
3D-Scanner für extrem genaue Messungen vervollständigen das Portfolio alternativer Lösungen, die eine bessere Qualitätsprüfung ermöglichen. Genauso wie tragbare CMMs können fast alle 3D-Scanner flexibel im Fertigungsbereich bewegt werden, und sie sind – ebenso wie optische tragbare CMMs – in der Lage, in komplexen Fertigungsbereichen zu messen, die sich häufig durch Temperaturschwankungen, Vibrationen, unerfahrene Anwender usw. auszeichnen. Durch die Informationsdichte der erfassten Daten und die Analysemöglichkeiten stechen 3D-Scanner andere Messgeräte jedoch endgültig aus. Aus diesem Grund werden sie bevorzugt bei FAI eingesetzt, wo jede Dimensionsvermessung entscheidend ist. Im Verlauf der FAI muss das Teil (Abmessungen und Ästhetik) vollständig geprüft und genehmigt werden. Daher ist es nicht ungefährlich, Standardteile bei der Messung mit Prüfgeräten, die nur eine begrenzte Anzahl von Punkten (oder gar nur stichprobenartig) messen, auszulassen.
Vorteile:
- Hohe Erfassungsgeschwindigkeit und Informationsdichte zur Analyse
- Kurze Dauer bis zur Auswertung eines vollständigen Teils
- Effiziente Digitalisierung komplexer Formen mit einer großen Anzahl von Punkten und vollkommen kontaktlos
- Beste Lösung zum Prüfen von Freiformoberflächen
Nachteile:
- Der Messkörper muss sich auf der Sichtachse des Scanners befinden
- Viel zu umfangreiche Lösung für die Prüfung einfacher geometrischer Formen, wie Stiften und Löchern
Die ultimative Geheimwaffe für Qualitätssicherungsteams ist daher, unterschiedliche Messoptionen für die Prüfung von Teilen zu haben. Da jede Lösung ihre Vor- und Nachteile hat, ist der Schlüssel zu perfekten Qualitätskontrollen, je nach Art der Prüfung oder Form des zu messenden Prüfkörpers, auf unterschiedliche Systeme zurückgreifen zu können.
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