DIN ISO 8015
Daniel Wilhelm
Ihr 3D-Messtechnik Spezialist für taktile Messtechnik.
Neue Toleranzbereiche erfassen mit 3D Messtechnik
Norm für Toleranzen: ISO 8015
Die ISO 8015 ist die Norm, die sich mit der Erfassung und Festlegung von Toleranzen befasst. Sie beschreibt detailliert, welche Toleranzen in der Produktionstechnik vorkommen und wie sie von einem Qualitätssystem erfasst werden können.
Was ist eine Toleranz nach ISO 8015?
Wenn ein Bauteil gezeichnet wird, legt der Konstrukteur seine idealen Maße fest. Diese sind in einer Einzel- und Serienfertigung jedoch nie vollständig in gleichbleibender Qualität herstellbar.
Grund dafür sind ein permanenter Verschleiß an den Produktionsmitteln oder äußere Einflüsse während der Herstellung.
Dies kann der Abtrag an den Werkzeugen sein. Ebenso sind die Lager und Führungen in den Produktionsmaschinen selbst häufig genug die Ursache dafür, dass Serienbauteile mit einer unterschiedlichen Maßhaltigkeit hergestellt werden. Die Kontrolle der Qualität von Bauteilen wird in unseren visuellen Messberichten dargestellt. Die Ergebnisse erhalten wir durch verschieden Messverfahren, wie zum Beispiel:
Die meisten dieser Bauteile entsprechen dann zwar nicht mehr der Original-Vorgabe aus der Zeichnung. Jedoch sind sie ohne Weiteres für ihren Einsatzzweck zu gebrauchen.
Wann ein Bauteil jedoch nicht mehr verwendbar ist, muss in den Vorgaben für die Toleranz festgelegt werden. Wie dies geschieht und formuliert werden muss, legt die ISO 8015 fest.
Toleranz erfassen mit der ISO 8015
Die ISO 8015 unterscheidet nach Maß-, Form-, Oberflächen und Lagetoleranzen. Das ehemals gültige „Hüllprinzip“ wurde von der ISO 8015 durch das „Unabhängigkeitsprinzip“ abgelöst.
Das „Hüllprinzip“ hat ein Bauteil in der Weise betrachtet, dass es von den verschiedenen Toleranzen „umhüllt“ wurde. Solange es sich innerhalb dieser „Hülle“ bewegt hat, war es „innerhalb der Toleranz“. Das Hüllprinzip nach DIN 7167 gilt als zurückgezogen.
Die ISO 8015 geht mit dem „Unabhängigkeitsprinzip“ einen genau gegenteiligen Ansatz: Dieses besagt, dass jede Toleranz einzeln und unabhängig von den anderen Toleranzen betrachtet werden soll. Damit erreicht die ISO 8015 eine größere Zuverlässigkeit und Präzision.
Maßtoleranzen
Das, was ein Konstrukteur zeichnet, wird als „Nennmaß“ oder „Nullinie“ bezeichnet. Die Maßtoleranz gibt nun an, wie weit die IST-Maße eines Bauteils von dieser Nulllinie abweichen dürfen.
Eine Maßtoleranz gibt idealerweise stets eine positiven und einen negativen Wert an. Dieser muss keineswegs vom Betrag her identisch sein.
Wie weit ein Über- oder Untermaß an einer Dimension eines Bauteils zulässig ist, kommt immer auf den Einzelfall an.
In der Zeichnung wird das untere Abmaß neben das Nennmaß mit einem Minus als Vorzeichen vermerkt. Das obere Abmaß wird mit einem Plus als Vorzeichen über das untere Abmaß geschrieben. So ist nach ISO 8015 eindeutig vermerkt, welche Toleranzen dieses Maß hat.
Statt konkreter Maßvorgaben für eine Toleranz anzugeben, kann der Konstrukteur auch einen allgemeinen Toleranzrahmen vorgeben.
Die ISO 8015 bietet dazu die Kategorien H, K und L an. Die aus der DIN ISO 2768-1 gültigen Toleranzklassen „Fein“, „Mittel“, „Grob“ und „Sehr grob“ sind heute aber ebenso in Gebrauch und gültig.
Formtoleranzen
Eine Formtoleranz gibt an, welche geometrischen Eigenschaften ein Werkstück haben muss. Unterschieden werden zwischen Form, Orientierung und Profil.
Hierbei werden Eigenschaften wie Parallelität, Oberflächen-Ebenheit, Rundheit und Winkel geprüft.
Lagetoleranzen
Die Lagetoleranz überprüft, wie sich das Bauteil im eingebauten Zustand verhalten darf. Typische Merkmale dazu sind die Symmetrie, die Position oder der Rundlauf eines radialen Bauteils.
Überprüfung von Toleranzen gemäß ISO 8015 durch 3D Messtechnik
Ein Toleranzbereich muss immer festgelegt und überprüft werden. Auch wenn nur ein einziges Bauteil hergestellt wird, muss geprüft werden, ob die vorgegebenen Maße gemäß ISO 8015 eingehalten wurde.
Bei kleinen und mittelgroßen Frästeilen kann hier das händische Kontrollieren der Maße mittels der traditionellen Messmittel genügen.
Bei komplexen Geometrien kann dies jedoch sehr aufwändig werden. Dies wird vor allem dann zeitintensiv und fehleranfällig, wenn es sich um Serienteile handelt.
Bei Großserien wird in der Regel keine 100% Prüfung durchgeführt, sondern mittels Stichproben die Maßhaltigkeit der Bauteile überprüft.
Große Bauteile sind häufig nicht mehr sinnvoll mit einer händischen Kontrolle auf ihre Toleranzen zu überprüfen.
Je nach dem, wie eng die Toleranz nach ISO 8015 ausgelegt wurde, können schon äußere Faktoren ein traditionelles Messmittel überfordern. Hier müssen andere Verfahren eingesetzt werden, um die Maßhaltigkeit nach ISO 8015 zuverlässig kontrollieren zu können.
Hier kann 3D Messtechnik helfen, die Toleranzen gemäß ISO 8015 zu überprüfen. Für eine 3D Messtechnik kommen taktile und optische Verfahren zu m Einsatz.
3D Messtechnik mit taktilen Verfahren werden häufig bei großen Bauteilen, beispielsweise Schweißkonstruktionen eingesetzt.
Hierbei wird das Produkt an einem definierten Ort eingespannt. Anschließend fährt ein hochempfindlicher Messkopf vorher festgelegte Punkte an und prüft deren exakte Position.
Daraus errechnet ein Programm alle Toleranzen, die zu überprüfen sind. Der Nachteil von dieser 3D Messtechnik ist, dass sie sehr teuer und sehr langsam ist. Sie benötigt außerdem ein hohes Maß an Qualifikation seitens Bedienung und Instandhaltung.
Zur Überprüfung der Toleranzen gemäß ISO 8015 haben sich zwei Verfahren in der 3D Messstechnik etabliert, die optische Verfahren anwenden. Diese sind Laser-Scanning und Fotogrammmetrie
Bei der 3D Messtechnik des Laserscannings wird das Werkstück von einem Laser umfahren und dabei hochgenau in seiner Gesamtheit erfasst. Das Ergebnis dieser 3D Messtechnik ist ein Abbild des Produkts in einem Programm.
Mit Hilfe bildgebender Verfahren wird das Produkt auf einem Display dargestellt. Die gemäß ISO 8015 vorgegebenen Toleranzen können so automatisch erfasst und ausgewertet werden.
Je nach Größe des Produkts wird bei der 3D Messtechnik des Laserscannings das Produkt selbst gedreht oder der Laserscanner umfährt das Produkt selbstständig.
Diese 3D Messtechnik ist besonders gut für unregelmäßig geformten Konturen und Oberflächen sehr hilfreich. Übliche Anwendungen zur Feststellung der Toleranzen gemäß ISO 8015 sind der Formen- und Werkzeugbau. Hier kommen sie vor allem bei Spritz- und Druckgussformen zum Einsatz.
Die Fotogrammmetrie ist bei der 3D Messstechnik noch ein recht junges Verfahren. Dabei wird das zu messende Objekt umseitig fotografiert. Mit Hilfe von Referenzmaßen errechnet ein bildgebendes Programm ebenfalls ein maßstabsgenaues Abbild des Objekts.
Daran können sich alle Toleranzen gemäß ISO 8015 ablesen. Die 3D Messtechnik der Fotogrammmetrie ist für besonders große Objekte gut geeignet.
Diese 3D Messtechnik ist zudem recht preiswert und sehr schnell. Aufgrund ihrer Geschwindigkeit ist sie auch für kleinere Serienprodukte gut einsetzbar.
Die Fotogrammetrie wird mit Hochdruck weiter entwickelt und schickt sich an, bei jeder Losgröße eine geeignete 3D Messstechnik für die 100% -Toleranzprüfung gemäß ISO 8015 zu werden
