IMTS 2018: Wie Messtechnik-Innovation überlegene Teilequalität treibt

Auf der diesjährigen IMTS stehen Teilequalität, Datennutzung und Messgenauigkeit im Fokus. Wir sprachen mit Dr. Erik Novak von 4D Technology, der in einer IMTS-2018-Konferenzsession über Messung referieren wird.

Messtechnik in den Qualitätsplan zu integrieren, ist wichtig. Messtechnik hilft zu entscheiden, ob ein Fehler kosmetisch oder funktional ist, ob das Teil repariert werden kann oder ausgeschleust werden muss – und eine „Dispositionsentscheidung“ zu treffen.

„In fast jeder Branche, aber besonders in der Luftfahrt, wird der Bedarf an besserer Oberflächenmesstechnik von mehreren Seiten getrieben“, sagt Dr. Erik Novak, Director of Business Development bei 4D Technology Corp. „Kunden fordern nun langlebigere und leistungsstärkere Teile und Produkte, beispielsweise um steigende Verbrauchsstandards zu erfüllen.“

Laut Novak: Wenn man es nicht messen kann, kann man es in der modernen Gesellschaft im Wesentlichen nicht fertigen.

„Teilezeichnungen beinhalten Breiten-, Längen- und Tiefenspezifikationen für Kratzer, Kerben und Dellen, und sie beinhalten auch Spezifikationen zur maximalen Grübchentiefe, falls Porosität oder Lochfraß auftreten könnten“, sagt Novak.

„Typischerweise wird jedes Teil mit sichtbarem Fehler oder Defekt vermessen“, so Novak.

„Bei industriellen Maschinenteilen sprechen wir mit vielen Shops, die Teile aus kosmetischen Gründen ablehnen – selbst bei einem halben Million Dollar teuren komplexen Maschinenteil –, weil man nicht weiß, ob es nur ein Kratzer ist oder darunter ein Riss liegt.“

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Aktuelle Qualitätskontrolltechniken: Visueller Vergleich und Rissprüfung mit der Nagelprobe

„Trotz Existenz quantitativer Messtechniksysteme seit über einem halben Jahrhundert beinhalten die gängigsten Methoden der Teilequalifizierung auf dem Shopfloor immer noch Augen und Fingernägel“, sagt Novak. „Man nutzt eine Vergleichsplatte, betrachtet ein Teil und bestimmt visuell, dass ein Kratzer z. B. 50 Mikrometer lang oder 1 Mikrozoll tief ist.“

Eine weitere gängige Methode zur Bestimmung der Größe einer Grube oder Rille: Fingernagel über den Defekt fahren für ein taktiles Gefühl – hochsubjektiv und von Person zu Person unterschiedlich. Für etwas mehr Genauigkeit können kugelförmige Taststifte verschiedener Durchmesser über einen Riss geschabt werden, um zu prüfen, welcher Durchmesser in den Defekt passt.

„Wenn Unternehmen Gauge-Studies durchgeführt haben, um zu sehen, wie gut diese Methoden tatsächlich bei der Disposition helfen, stellten sie fest: Sie sind kaum besser als Raten und keineswegs auf dem Niveau der Toleranzen heutiger Teilezeichnungen“, sagt Novak.

„Besonders bei Luftfahrt, Automotive und Medizintechnik wird ein Prüfer immer auf der Seite der Vorsicht entscheiden und ein Teil ablehnen oder nacharbeiten, statt das Risiko einzugehen, dass es mit einem Defekt weitergeht“, so Novak. „Daher lehnen Shops buchstäblich Millionen Dollar an guten Teilen pro Jahr ab, weil sie keine zuverlässige Quantifizierungsmethode haben.“

Messtechnik-Labore

Einige Hersteller investieren in temperatur- und schwingungsgesteuerte Messtechnik-Labore, die mikroskopbasierte Systeme enthalten, die die für gute Teileentscheidungen nötigen 3D-Daten liefern.

„Diese Messtechnik-Labore haben die nötige Auflösung, aber nicht die Benutzerfreundlichkeit“, sagt Novak. „Wegen der ganzen Raffinesse sind das meist große Tischsysteme, die nicht auf den Shopfloor gebracht werden können, und eine weitere Herausforderung: Ein 8-Fuß-Teile passt nicht unter ein Mikroskop.“

Um einen Kratzer oder Defekt an so einem großen Teil zu messen, muss ein Abformabdruck des Defekts erstellt, ins Labor gebracht und unter dem Mikroskop vermessen werden.

„Das Messtechnik-Labor braucht vielleicht ein bis zwei Wochen für ein Ergebnis, und selbst dann ist es abhängig davon, wie gut die Replikation funktionierte und andere Faktoren“, sagt Novak. „Diese Systeme sind teuer, schwer zu bedienen, erfordern oft einen Bachelor-Abschluss oder höher für die Bedienung – also nicht geeignet für Produktionslinien oder Reparatureinrichtungen, die Teile schnell verarbeiten müssen.“

Laborbasierte Messtechniksysteme haben extrem hohe Auflösung – wichtig für Nanometer-Messungen, z. B. in der Halbleiterindustrie. Für typische Werkstattarbeit jedoch liefert ein handgeführtes 3D-Messwerkzeug, das auf dem Shopfloor nutzbar ist, zwei Mikrometer Auflösung – genug, um sofort zu bestimmen, ob das Teil besteht oder durchfällt.

„Jede Verzögerung blockiert alles“, sagt Novak. „Und mit modernen Industry-Trends stehen Hersteller unter ständigem Druck, Zeit im Prozess zu reduzieren.“

Novak präsentiert „3-Dimensional Shop Floor Measurements To Improve Yield“ am Donnerstag, 13. Sept., auf den IMTS 2018 Konferenzsessions. Registrierung erforderlich.

Weitere IMTS 2018 Konferenzsessions zur Messtechnik:

Dienstag, 11. Sept.:

„How ‚Walk-Up Metrology‘ Offers QC Versatility from Manual One-Feature Measurements to Semi-Automated Multi-Dimensional Testing“ von Mark G. Arenal, General Manager, Starrett Kinemetric Engineering

„Tying It All Together: The Crucial Impact of Traceability in the IIOT“ von Dave Sweet, President, MECCO

Mittwoch, 12. Sept.:

„Digitalization in Machine Tool Manufacturing – You’re Closer Than You May Think“ von Ramona Schindler, Business Development Manager, Ramona Schindler

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