Koordinatenmessgeräte (KMG/CMM): Präzisionsmessung in der modernen Fertigung

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Letzte Aktualisierung: 24. Dezember 2021 | Von WayKen

Moderne Industrie = Präzision im Zehntel-Mikrometer-Bereich – Tendenz steigend. Maschinenpräzision (Herstellerangaben) wächst so stark, dass Messung der tatsächlichen Abweichung immer anspruchsvoller wird. Ständige Weiterentwicklung von Messtechnik & Messtrategien nötig. Ein flexibles, schnelles, präzises Gerät: Das Koordinatenmessgerät (KMG / CMM – Coordinate Measuring Machine).

Funktionsprinzip des KMG

Hochempfindlicher Tastkopf tastet diskrete Punkte der Bauteilgeometrie ab. Aus Punktwolke → Berechnung der Konformität zu Soll-Geometrie (CAD). Einsatz: Erstmusterprüfung, Serienüberwachung, Reverse Engineering. Integriert in QS-Workflows zur Fehlervermeidung.

Ablauf:

1. Bauteil auf Granitbasistisch (steif, thermisch stabil, verschleißarm) auflegen.
2. Portal/Gantry bewegt Tastkopf in 3 Achsen (X, Y, Z) über Bauteil.
3. Bei Berührung: Elektrischer Impuls → Computer kartiert Punkt (X, Y, Z).
4. Wiederholung → Punktwolke = digitales Abbild der Ist-Geometrie.
5. Software analysiert Punkte → Merkmalsextraktion (Ebenen, Zylinder, Kanten, Freiformflächen) → Vergleich mit CAD/Zeichnung (inkl. Toleranzen).

Komponenten eines KMG

• Tastkopf (Probe): Mechanischer Kontakt (kein Optik/Laser). Rubinkugel an Federstylus – temperaturunempfindlich, formstabil. Hochempfindliche Elektronik detektiert mikroskopische Ablenkung → elektrisches Signal.
• Granittisch: Referenzebene. Thermisch stabil, niedrigster Verschleiß.
• Spannvorrichtungen (Fixtures): Bauteilfixierung (Magnete, Spannpratzen, Vakuum). Bewegen sich Teile → Messfehler.
• Druckluftversorgung (Trockner, Kompressor): Für Luftlager (reibungsfreie Führung) & Tastkopfreinigung.
• Messsoftware: Auswertung, Toleranzprüfung, Protokollierung, CAD-Vergleich, Punktwolkenverarbeitung.

KMG-Typen

Brücken-KMG (Bridge CMM)

Messkopf bewegt sich auf Brückenportal in 3 orthogonalen Achsen. Sensoren erfassen Position in µm. Punktwolke = Oberfläche. Standard für mittlere Bauteile.

PortalkMG (Gantry CMM)

Wie Brücken-KMG, aber größer, am Fundament verankert. Für schwere/schwere Großteile (Motorblöcke, Turbinengehäuse). Kein Heben auf Tisch nötig.

Konsolen-KMG (Cantilever CMM)

Messkopf einseitig an starrer Konsole. Zugang von 3 Seiten – ideal für manuelle Bedienung, kleine/mittlere Teile, hohe Dynamik.

Multifunktionale Anwendungen in der Fertigung

Vielfalt an Typen (Portal, Konsole) & Tastsystemen (mechanisch, optisch, Laser, Weißlicht) → Messung berührungsempfindlicher Oberflächen möglich. Hoher Automatisierungsgrad → manuelle Bedienung UND mannlose Serienmessung.

Anwendungsbereiche:

• Nachbearbeitungsmessung (Post-Machining)
• Bestandteile vermessen für Redesign (Reverse Engineering)
• Integriert in automatisierte Fertigungsketten (In-Line / Near-Line)

Vorbereitung für Hochpräzisionsmessung (IT6 und feiner)

• Messraum: Konstante Temperatur (z. B. 20 °C ± 0,5 K), definierte Luftfeuchte, partikelarm (Reinraumklasse). Selbst Staubkörner verfälschen µm-Ergebnisse.
• KMG-Kalibrierung: Hochpräzise Kalibriersphäre (Kugel, bekannte Form/Größe, fester Platz auf Tisch). Tastkopf tastet Kugel an → Abweichung gemessen → Maschinenkorrektur → Verifikation durch erneute Kugelmessung.

Messung linearer & zylindrischer Flächen

Einfachste Messung (Mikrometer, Lehren). Warum KMG? Automatisierung. Industry 4.0: 100 % Prüfung ohne Mensch. KMG programmiert für Losgröße N + Roboter Be-/Entladen + automatisches Spannen → durchgängige QS.

Messung komplexer Freiformflächen

Kernkompetenz KMG: Turbinenschaufeln, Tragflächen, Laufräder. Automatisierung bei Großserien identischer Teile möglich. Meist: Manuelle Führung per Joystick → Punkte aufnehmen → Spline-Interpolation → 3D-Profil → CAD-Vergleich (mit Toleranzbändern).

Lage- & Formabweichungen (Bezugssysteme)

Hochwertige Teile: Nicht nur Maß, sondern Form & Lage (Rundlauf, Planparallelität, Koaxialität) – kritisch für Rotoren (Laufruhe, Vibration). Messung: Auf Bezugsfläche spannen → Gegenfläche messen. Zwei Flächen: Vorrichtung spannt Fläche 1 → misst Fläche 2.

Oberflächenrauheit messen

Standard: Rauheitstaster (Profilometer). KMG kann Rauheit mit Spezialnadel (Nadelspitze) messen: Mikroskopische Unebenheiten entlang Bahn erfassen. Alternative bei Nichtverfügbarkeit Profiltasters.

WayKen: Präzisionsfertigung mit QS nach ISO 9001:2015

Zertifiziertes QM-System. Für Bauteile mit höchsten Maß- & Formgenauigkeitsanforderungen: Vorab Messanforderungen abstimmen. CAD-Daten hochladen & Angebot anfordern.