Wie Messmittel-Innovationen Präzision, Produktivität und Ergonomie steigern

Tim Cucchi, Produktmanager Präzisionshandwerkzeuge, The L.S. Starrett Company

Präzision war nicht immer mit Messen verbunden. Tatsächlich begann der Mensch in der Frühzeit der Zivilisation, Körperteile zur Dimensionsschätzung zu nutzen, und daraus entwickelten sich um 6000 v. Chr. Zoll, Handbreite, Spann, Fuß, Elle, Jahr und Klafter – die ersten Messstandards. Natürlich verlangten die Werkzeuge der Vergangenheit nicht nach großer Genauigkeit, da die meisten Produkte manuell und individuell gefertigt wurden, sodass ein Bruchteil eines Zolls in die eine oder andere Richtung für den zufriedenstellenden Betrieb wenig Unterschied machte.

Heute jedoch verlangt die Massenfertigung präzises Messen, weil die Teile in jedem Produkt einheitlich sein müssen, um austauschbar zu sein. Eli Whitney konzipierte erstmals die Grundidee der Massenfertigung durch austauschbare Teile, und nur durch verbesserte Messmethoden und mechanisch angetriebene Maschinen wurde Massenfertigung möglich. Es gab ein enormes Wachstum in der Massenfertigung aller Warenarten im 19. Jahrhundert. Doch erst nach dem Bürgerkrieg wurden Maschinen und Messwerkzeuge entwickelt, die der Genauigkeit moderner Standards nahekamen. 1877 wurde die erste Kombinationswinkel von Laroy Starrett, Gründer der The L.S. Starrett Co., erfunden.

Für präzises Messen benötigen qualifizierte Zerspaner, Werkzeugmacher und Prüfer präzise Werkzeuge und Lehren, hergestellt aus Qualitätsmaterialien, sorgfältig gefertigt und streng geprüft, um dauerhafte Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Lehren haben sich über die Jahre entwickelt – beginnend mit mechanischen, dann elektronischen Modellen, und jetzt sind praktische kabellose elektronische Versionen hinzugekommen. Jeder Typ hat einen wichtigen Platz in den heutigen Qualitätskontroll- und Prüfprozessen.

Mechanisch

Die ersten Präzisionslehren waren mechanisch, mit analoger Anzeige, und werden noch heute weit verbreitet eingesetzt. Man kann sicher sagen, dass man schwerlich einen Fertigungsbetrieb finden würde, der nicht aktiv ein mechanisches Werkzeug nutzt. Einige Präzisionswerkzeuge werden immer noch nur in mechanischen Versionen angeboten, während viele digitale und kabellose Versionen haben. Für Längen- und Rundmessungen variieren die verwendeten Lehren und Werkzeuge mit der Dimensiongröße, der Art der Arbeit und dem geforderten Genauigkeitsgrad. Mechanische Typen reichen von Stahlband, Lineal, Zirkel oder Meßstock bis hin zu Mikrometer, Messschieber, Uhrmessgerät und vielen mehr.

Elektronisch

In den letzten Jahrzehnten wurden elektronische Lehren eingeführt, die digitale Anzeige und die Fähigkeit bieten, Messdaten für Sammelzwecke und für Statistische Prozesskontrolle (SPC), Analyse und Dokumentation zu erfassen. Diese Lehren machen das Ablesen für jeden Zerspaner schneller und einfacher, unabhängig von der Erfahrung.

Elektronische Lehren können Daten über Kabel oder kabellos an Sammelgeräte übertragen, um einen dauerhaften Datensatz für SPC zu liefern, der für viele Branchen heute erforderlich ist. Richtig eingesetzt, können die gesammelten Daten Ausdrucke für Analysen liefern und einem Zerspaner helfen, den Prozess zu kontrollieren, sowie Out-of-Tolerance-Zustände vorherzusagen und zu verhindern.

Kabellos

Vor relativ kurzer Zeit wurden kabellose Präzisionslehren eingeführt. Hauptvorteile der Nutzung kabelloser Lehren – sei es als reine Lehre oder innerhalb eines fortgeschrittenen Datenerfassungssystems – sind:

• Die Notwendigkeit für sperrige und unhandliche Hardware wie Rucksäcke und Kabel, die Sicherheitsrisiken darstellen können, entfällt. Durch Wegfall von Rucksäcken und Kabeln gibt es weniger Ausrüstung zu kaufen, sodass Anschaffungskosten sinken, und zugehörige Wartungsanforderungen werden im Kalibrierprogramm der Werkstattwerkzeuge des Herstellers reduziert.
• Das Sammeln und Übertragen von Messdaten ist schneller und weniger fehleranfällig, einfach durch Messen und Drücken eines Knopfs, um die Daten an ein Mobiltelefon, Tablet oder PC zu senden. So werden Bediener-Subjektivität und Aufzeichnungsfehler eliminiert, und Zeit wird gespart, da Daten nicht manuell transkribiert werden müssen. Kabellos bietet Geschwindigkeit, Komfort und einfache Datenerfassung und -speicherung.
• Kabellose Präzisionsmesswerkzeuge sind für effiziente Datenerfassung für eine breite Palette von Endanwendungen konzipiert. Ob für Internationale Organisation für Normung (ISO), Behörden, Luft- und Raumfahrt oder medizinische Anforderungen oder für kleinere Betriebe – der Bedarf an präzisen Daten ist entscheidend für Rückverfolgbarkeit, um qualifizierte Teile nachzuweisen oder Fertigungsfehler zurückzuverfolgen. Präzise Messdaten geben dem Endnutzer Sicherheit und dem Hersteller Versicherung.
• Durch den Einsatz kabelloser Werkzeuge und eines fortgeschrittenen Datenerfassungs-Softwaresystems können die Daten effizient in ERP/MRP-Programme integriert werden. Auch fördern kabellose Lehren eine sauberere Arbeitsumgebung, indem sie die Notwendigkeit für ein Logbuch und Stifte/Bleistifte beseitigen, im Einklang mit Lean Manufacturing.
• Qualitätskontrolle ist der letzte Schritt bei der Herstellung von Teilen, sodass Probleme in der Endmontage oder bei der Verwendung des Teils im Endprodukt resultieren können, wenn ein „schlechtes Teil“ durchrutscht. Mit kabellosen Präzisionslehren können Prüfer mit Vertrauen messen, um das Teil zu qualifizieren. Mit einfachem Knopfdruck werden die Messdaten für zukünftige Analysen oder Historie gespeichert. Die durch kabellose Systeme und die Implementierung eines Datenerfassungssystems gesparte Zeit und Geld ist unvergleichlich. Online-Formular-basierte digitale Rechner sind verfügbar, die dies demonstrieren können.

Lehrendesign verfeinern

Lehrendesign wird kontinuierlich verbessert und verfeinert. Die ersten Lehren, mit Bleistift und Papier entworfen, waren sperrig und unhandlich mit grober, schwerer Stahlkonstruktion und rauen Kanten. Diese ursprünglichen Lehren erzielten niedrige Werte für Bedienerkomfort. Über die Zeit verbesserte sich das Lehrendesign signifikant für Passform, Größe und Manövrierfähigkeit. Mit fortschrittlichen CAD-Programmen mit 3D-Modellen werden Lehrendesigns jetzt schneller mit hoher Genauigkeit generiert. Verbesserungen halten die Bedienererfahrung als oberste Priorität, und heutige Lehren sind mit Wabenaluminium und abgerundeten Konturen konstruiert, was sie leicht und einfach zu halten macht. Eine Person kann eine Lehre repetitiv nutzen, im Gegensatz zu früheren Zeiten, wo zwei Personen für denselben Vorgang nötig gewesen sein könnten aufgrund von Ermüdung durch Halten und Manövrieren der Lehre.

Spezielle kundenspezifische Lehren

Selbst mit einem extrem breiten Sortiment an Standard-Präzisionslehren – ob mechanisch, elektronisch oder kabellos – erfordern einige Anwendungen Messungen, die mit einer Standardlehre nicht durchführbar sind. Für diese Fälle können einzigartige Lehren entworfen und auftragsgefertigt werden. Tatsächlich hat sich mit dem Fortschritt der Lehrtechnologie auch das gesamte Werkzeug- und Maschinenwesen weiterentwickelt – all dies hat die Fertigung spezieller Lehren möglich gemacht. Die neuesten fortschrittlichen Lehren und Werkzeuge werden genutzt, um kundenspezifische Lehren herzustellen. Seit über 50 Jahren liefert Starrett spezielle Lehrenlösungen an Branchen einschließlich Energie, Luft- und Raumfahrt, Automobil, Lebensmittelverpackung, High-Tech-Kunststoffe, medizinische Komponenten und an NASA und andere Regierungsbehörden.