IMTS 2018:Metrologie-Innovation hilft bei der Teilequalität

Auf der diesjährigen IMTS bekommen die Teilequalität, die Verwendung von Daten und die Genauigkeit von Metriken ein Solo und ein Rampenlicht. Wir haben mit Dr. Erik Novak von 4D Technology gesprochen, der auf einer Konferenzsitzung der IMTS 2018 zum Thema Messung referieren wird.

Messtechnik ist wichtig, um sie in Ihren Qualitätsplan zu integrieren. Die Messtechnik hilft bei der Bestimmung, ob es sich um einen kosmetischen oder funktionellen Defekt handelt, ob das Teil repariert werden kann oder ob es zurückgewiesen werden sollte – und um eine „Dispositionsentscheidung“ zu treffen.

„In fast jeder Branche, insbesondere aber in der Luftfahrt, wird der Bedarf an besserer Oberflächenmesstechnik von verschiedenen Fronten vorangetrieben“, sagt Dr. Erik Novak, Director of Business Development bei 4D Technology Corp. „Kunden fordern jetzt eine längere Lebensdauer und leistungsstärkere Teile und Produkte, um zum Beispiel steigende Laufleistungsstandards zu erfüllen.“

Laut Novak, wenn man es nicht messen kann, kann man es in der heutigen modernen Gesellschaft im Wesentlichen nicht herstellen.

„Teilzeichnungen enthalten Breiten-, Längen- und Tiefenangaben für Kratzer, Kerben und Dellen sowie Angaben zur maximalen Grubentiefe, wenn es sich um etwas handelt, das Pockennarben oder Porosität aufweisen könnte“, sagt Novak.

„Normalerweise wird jedes Teil mit einem sichtbaren Fehler oder Defekt gemessen“, sagt er.

„Bei industriellen Maschinenteilen sprechen wir mit vielen Betrieben, die Teile aus kosmetischen Gründen ablehnen – selbst wenn es sich um ein komplexes Maschinenteil im Wert von einer halben Million Dollar handelt – weil man nicht weiß, ob es nur ein Kratzer oder ein Riss ist darunter“, sagt er.

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Aktuelle Qualitätskontrolltechniken:Visueller Vergleich und Scribe-Checks

„Trotz der Existenz quantitativer Messsysteme seit mehr als einem halben Jahrhundert sind die gebräuchlichsten Methoden zur Qualifizierung von Teilen in der Werkstatt immer noch Augäpfel und Fingernägel“, sagt Novak. „Die Leute werden eine Vergleichsplatte verwenden, um sich ein Teil anzusehen und visuell festzustellen, dass ein Kratzer beispielsweise 50 Mikrometer lang oder 1 Mikrozoll tief ist.“

Eine andere übliche Methode zur Bestimmung der Größe einer Vertiefung oder Rille besteht darin, einfach mit dem Fingernagel über den Defekt zu fahren, um ein fühlbareres Gefühl zu erhalten, was sehr subjektiv sein und von Person zu Person variieren kann. Für eine etwas größere Genauigkeit können kugelförmige Sondenritzer mit unterschiedlichen Durchmessern über einen Riss gekratzt werden, um festzustellen, welche Sondengröße in den Defekt passt.

„Als Unternehmen Messstudien durchgeführt haben, um zu sehen, wie gut diese Methoden ihnen tatsächlich bei der Entsorgung von Teilen helfen, stellten sie fest, dass sie kaum besser sind als Vermutungen und sicherlich nicht den Toleranzen entsprechen, die auf heutigen Teilezeichnungen festgelegt sind“, sagt Novak.

„Besonders bei Dingen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizintechnik wird ein Prüfer immer auf Nummer sicher gehen und ein Teil ablehnen oder nacharbeiten, anstatt zu riskieren, dass es mit einem Defekt weitergeht“, sagt er. „Infolgedessen lehnen Geschäfte jedes Jahr buchstäblich Millionen von Dollar an guten Teilen ab, weil sie keine zuverlässige Methode haben, sie zu quantifizieren.“

Metrologielabore

Einige Hersteller investieren in temperatur- und vibrationsgesteuerte Messlabore, die mikroskopbasierte Systeme enthalten, die die dreidimensionalen Daten liefern können, die für eine gute Teiledisposition erforderlich sind.

„Diese Metrologielabore haben die erforderliche Auflösung, sind aber nicht benutzerfreundlich“, sagt Novak. „Aufgrund all dieser Raffinesse sind dies normalerweise große Systeme in Schreibtischgröße, die nicht in die Werkstatt gebracht werden können, und eine weitere Herausforderung besteht darin, dass ein großes 8-Fuß-Teil nicht unter ein Mikroskop passt“, sagt er.

Um einen Kratzer oder Defekt in einem so großen Teil zu messen, muss ein Abdruck des Defekts angefertigt, ins Labor gebracht und unter dem Mikroskop gemessen werden.

„Das Messlabor könnte tatsächlich eine Woche dauern oder zwei, um ein Ergebnis zurückzugeben, und selbst dann hängt es davon ab, wie gut die Replikation funktioniert hat, und von anderen Faktoren“, sagt Novak. „Diese Systeme sind teuer, schwierig zu bedienen und erfordern oft jemanden mit einem Bachelor-Abschluss oder höher, um sie zu bedienen, sodass sie nicht für den Einsatz in einer Produktionslinie oder in einer Reparatureinrichtung geeignet sind, die Teile schnell verarbeiten muss.“

Laborbasierte Messsysteme haben eine extrem hohe Auflösung, was beispielsweise für Messungen im Nanometerbereich in der Halbleiterindustrie wichtig ist. Für typische Arbeiten in der Maschinenwerkstatt bietet jedoch ein tragbares, dreidimensionales Messwerkzeug, das in der Werkstatt verwendet werden kann, eine Auflösung von zwei Mikrometern, was ausreicht, um sofort festzustellen, ob das Teil bestanden oder nicht bestanden wird.

„Jede Verzögerung macht alles wieder rückgängig“, sagt Novak. „Und natürlich stehen die Hersteller angesichts moderner Branchentrends unter ständigem Druck, die Zeit zu verkürzen, wo immer sie können.“

Novak präsentiert „ 3-dimensionale Werkstattmessungen zur Verbesserung der Ausbeute ” am Donnerstag, 13. September, bei den Konferenzsitzungen der IMTS 2018. Eine Registrierung ist erforderlich.

Weitere Konferenzsitzungen der IMTS 2018 zum Thema Metrologie sind:

Dienstag, 11. September:

„Wie ‚Walk-Up Metrology‘ QC-Vielseitigkeit von manuellen Ein-Merkmal-Messungen bis hin zu halbautomatischen mehrdimensionalen Tests bietet“ von Mark G. Arenal, General Manager, Starrett Kinemetric Engineering

„Alles miteinander verbinden:Die entscheidende Auswirkung der Rückverfolgbarkeit im IIOT“ von Dave Sweet, Präsident von MECCO

Mittwoch, 12. September:

„Digitalisierung im Werkzeugmaschinenbau – Sie sind näher als Sie denken“ von Ramona Schindler, Business Development Manager, Ramona Schindler

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