Präzisionsfertigung: Die kritische Rolle der Messtechnik für Qualität & Konformität

In vielen Fertigungsbranchen ist Liefergeschwindigkeit für Fertigteile oberstes Gebot. Aber ein Ausschussteil ist kein Fertigteil. Die Genauigkeit und Qualität von Teilen nach Industriestandards oder Konformitätsvorgaben ist ebenso wichtig. Wir sprachen mit Messtechnik-Experten, um zu verstehen, wie die Technologie Qualität sichert – und wann.

Was passiert heute in der Messtechnik? Je präziser die Teilevorgaben, desto präziser muss die Messung von Genauigkeit und Qualität sein. Beispiel Automobilindustrie: Häufige Modelljahreswechsel mit großer Teilevielfalt. Jede Spezifikationsänderung – noch so klein – bedeutet neue CAD-Daten, neue Werkzeuge/Forms, potenziell neue Werkzeuge und geänderte Messungen.

Von Echtzeit-In-Prozess-Messung bis zu intelligenten, einfach bedienbaren Messfunktionen direkt in der Steuerung – heutige Messtechnik hilft Unternehmen, Ausschuss zu reduzieren und früher im Fertigungsprozess präziser zu werden. Fortschrittliche Prüfmaschinen rücken näher an die CNC-Schleifmaschine, dorthin wo die Werkzeugherstellung stattfindet.

Entwicklung der Messtechnik in der Fertigung

Wie alles in der Hochleistungsfertigung hat sich Messtechnik an die Zeit angepasst. Der Trend: Präzisere Messung direkt am Arbeitsplatz, einfach bedienbar, hochgenaue Informationen.

„Toleranzen werden enger, und Bediener werden heute aufgefordert, am Arbeitsplatz recht präzise Messungen durchzuführen“, sagt George Schuetz, Leiter Präzisionslehren bei Mahr (42 Jahre im Unternehmen). „Früher schickte man Teile in eine zentrale Prüfstelle – heute soll oft der Bediener der großen CNC-Maschine auch Qualitätskontrolleur sein.“

Manche Unternehmen nutzen noch Prüflabore, aber Arbeiter warten auf Ergebnisse in der Queue. Wenn Zeit Geld ist, verlagern Werksleiter Qualitätsprüfungen und Korrekturen stromaufwärts. Nicht, dass Labore obsolet wären – aber Produktionsdruck ist Realität.

Aus Lean-Perspektive ist Messtechnik einer der Bereiche, die Industrie 4.0 und IIoT am stärksten umarmen. Technologie entwickelte sich sowohl „In-Prozess“ als auch „Post-Prozess“.

Post-Prozess-Messtechnik: manuell oder automatisiert – mit handgeführten, bedienerzentrierten Werkzeugen nach Fertigung einiger Teile. In-Prozess-Messtechnik: im Maschineninneren per Roboterarme mit Tastern, Datensensoren, automatischen Korrekturmaßnahmen – vernetzte Software und Programmierung. Fortschrittlichste In-Prozess-Systeme korrigieren in Echtzeit.

Brauchen Sie Hilfe bei Maschinenmessungen? Nutzen Sie unsere interaktiven Zerspanungs- und Produktivitätsrechner.

Jenseits der Zykluszeit: Ausschuss reduzieren, vermeiden, eliminieren

Unabhängig von Technologie oder Industrie-4.0-Label: Messtechnik-Experten sind sich einig: Ausschuss ist der Feind. Produktionsraten werden maximal getrieben – besonders in Luftfahrt, Automobil, Öl & Gas. Aber schlechte Teile kosten Zeit und verzögern Lieferung. Zu erkennen, wann schlechte Teile entstehen, ist der Schlüssel für laufende Produktion – selbst wenn es etwas mehr Prozesszeit kostet.

„Von Messergebnissen über Prozessüberwachung bis Feldvernetzung – all diese Infos müssen in einem System zusammenlaufen, das entscheidend ist“, sagt Patrick Harkness, VP Distributed Product Sales bei Mitutoyo America. „Von Handwerkzeugen über Maschinen bis Koordinatenmessgeräte und Vision-Systeme: Datenmanagement-Integration schafft eine Smart Factory, die Kosten und Arbeitsaufwand senkt und präzise Teile mit minimalem Ausschuss liefert.“

Lilian Barraud, Präsidentin von Blum-Novotest, berichtet aus der Automobilindustrie:

„Früher sprach man nur von Zykluszeit und Produktion … Jetzt akzeptiert man leichte Zykluszeit-Erhöhung für In-Prozess-Prüfung, weil es der effizienteste, intelligenteste Weg ist, sicherzustellen, dass alle Teile im Toleranzbereich gefertigt werden – Ausschuss, Recycling vermeiden…“

Harkness (fast 20 Jahre Mitutoyo, begann als Konstruktionsingenieur) erklärt, wie eine vernetzte Smart Factory mit Messtechnik als Daten-Hub prädiktiv wird. Richtige Daten zeigen, wie viele Zyklen Teile in Toleranz gefertigt werden können – und wann genau der richtige Zeitpunkt für Anpassung ist, bevor Ausschuss wahrscheinlich wird.

„Echte Messwerte aus digitalen Werkzeugen erlauben über Zeit Prozesskontrolländerungen“, sagt Harkness. „Mit richtiger statistischer Analyse aus der Messtechnik wissen Sie, wann Werkzeugwechsel nötig ist – und vermeiden Ausschuss ganz.“

Gängige Arten von Präzisionslehren in der Messtechnik

Was ist die beste Lehre für die Produktion auf Bedienerebene? Hängt von Bedingungen ab. Es gibt Tausende Wege, ein Loch zu messen – Prozessingenieure und Maschinenbediener müssen die richtigen Fragen stellen, bevor sie das passende Messmittel wählen.

Wie eng ist die Toleranz und wo liegt sie? Wie hoch das Volumen? Immer an derselben Maschine? Bedingungen in Maschine und Halle? Temperatur?

Neben Maßhaltigkeit und Qualität muss die Oberflächenbeschaffenheit betrachtet werden – besonders bei Automobilteilen, so Schuetz. Trägt das Loch Last? Führen sich bewegte Teile darin? Fließt Fluid/Öl hindurch? Vielleicht muss es superspiegelglatt sein.

Vier gängige Präzisionslehren – von einfach bis komplex und datengetrieben:

Go/No-Go (Gut/Ausschuss)

„Go/No-Go“-Ringe gibt es lange, sagt Schuetz, aber sie bewerten nicht die Qualität. „Präzisionsgeschliffene Bohrungen: Geht das Teil durch, ist das Maß okay – aber es ist nur ein Stück Stahl.“ Keine Info über Teilequalität, nur Größenrichtigkeit.

Messschieber, Mikrometer

Für mehr Info über breiteres Teilespektrum: Messschieber und Mikrometer. Schuetz: Diese Handwerkzeuge bieten Vielseitigkeit, sind aber stark bedienerabhängig – richtig anlegen, Teil nicht zu fest spannen.

„Gute Universalwerkzeuge, sehr wertvoll. Aber manche heutigen Toleranzen messen sie vielleicht nicht präzise genug.“

Einstellbare Lehren (Variable Gauges)

Kleine Tischlehren für Innen- (ID) oder Außendurchmesser (OD). „Man stellt sie auf ein Normal ein, sie haben einen Anzeiger – so misst man eine spezifische Dimension. Schneller als Mikrometer, da voreingestellt. Gute Auflösung, oft digitaler Anzeiger. Vorteil: Statistische Prozesskontrolle (SPC) möglich, da Messwerte vorliegen.

„Hat man die Daten, weiß man, wie gut/schlecht das Teil ist. Ein weiterer Schritt für den Bediener zur Messung. Laufender Durchschnitt zeigt Maschinentrends. … Zeichnet man Messwerte auf, kann man kluge Entscheidungen treffen.“

Feste Einstelllehren (Fixed Variable Gauges)

Für spezifische Dimensionen gefertigt – Bedienerinfluss praktisch eliminiert.

„Nehmen Sie Automobil: Wasserpumpenteil mit präzisen Bohrungen, millionenfach gefertigt … Liefert sehr gute Messwerte.“ Quasi narrensichere Laborgenauigkeit direkt am Arbeitsplatz.

Ein großer Wandel: Kabellose Werkzeuge. Neueste Lehren und Handwerkzeuge haben das Kabel gekappt – spart Zeit und Aufwand für Bediener ohne Funktionsverlust.

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