Flächenformtoleranz

Qualitätsbestimmung unregelmäßig geformter Flächen

In der Technik sind viele Oberflächen metrisch gut zu erfassen. Sie sind entweder linear oder verlaufen innerhalb eines definierten Bogens. Es gibt aber zahlreiche Anwendungen, bei denen eine Fläche sehr unregelmäßig geformt ist. Hier muss die allgemeine Flächenformtoleranz, auch „asymmetrische Flächenformtoleranz“ zum Einsatz kommen.


Anwendungsfälle für die Flächenformtoleranz

Typische Beispiele für die benannten unregelmäßigen Flächen sind die Kavitäten von Spritzgusswerkzeugen. Diese häufig kleinteiligen Produkte sind besonders individuell geformt, so dass sie sich mit traditionellen Messverfahren kaum erfassen lassen.

Ein Bezugsmaß, vom welchem aus die Flächenformtoleranz aus betrachtet werden kann, bietet das CAD Modell. Diese im Rechner gespeicherten Modelle lassen sich beliebig skalieren. Jede Toleranz ist durch eine Toleranzzone definiert. Die Toleranzzone besteht aus zwei Hüllen, innerhalb derer sich jeder Punkt der hergestellten Oberfläche befinden muss.

Das CAD Modell kann bei unregelmäßig geformten Oberflächen daher als Bezugssystem angenommen werden. Von seinen Idealmaßen ausgehend, kann die Toleranz einer unregelmäßig geformten Oberflächen genauer betrachtet werden.

Messverfahren für die Flächenformtoleranz

So unregelmäßig die Oberflächen auch sein mögen – sie sind meist nur mit sehr engen Toleranzen ausgestattet. Die urgeformten Bauteile werden in der Regel nicht mehr weiter verarbeitet. Sie müssen, sobald sie die Spritz- und Druckgusswerkzeuge verlassen haben, die gewünschten Maße innerhalb der definierten Toleranz besitzen.

Als noch kein 3D Modell als Bezugssystem zur Verfügung stand, musste ein Nullobjekt aus der ersten Serie dafür verwendet werden. Von seinen Maßen ausgehend, wurden alle weiteren Produkte kontinuierlich und stichprobenweise an definierten Punkten kontrolliert. Dieses Verfahren hatte jedoch erhebliche Schwachstellen:

Die Annahme, dass ein Nullobjekt der ersten Serie besonders Maßhaltig ist, muss nicht immer stimmen. Ein Werkzeug muss sich auf einer Maschine erst einmal einspielen, bis es wirklich in der gewünschten Qualität fertigen kann. Einspritzkräfte, Zusammenhaltekräfte und die Zusammensetzung des Materials können das Endprodukt beeinflussen. Auch wenn die Kavitäten noch fast neu sein, können so schon Toleranzabweichungen entstehen.

Mit dem CAD-Modell als Bezugssystem können aber andere Wege zur Bestimmung der Flächenformtoleranz gegangen werden. Die taktilen Messungen über ein 3D Koordinatensystem sind für große Bauteile gut geeignet. Bei den kleinteiligen Produkten, wie sie aus den Spritz- und Druckgussautomaten kommen sind sie aber meist nicht beweglich genug. Hier haben sich optische Verfahren definiert. Sie bieten folgende Vorteile:

  • Berührungslose Messungen
  • Umfassende Betrachtung des Bauteils

Optische Verfahren bei Bestimmung der Flächenformtoleranz

Ausgehend vom CAD-Modell als Bezugssystem können zwei Verfahren für die optische, umfassende und berührungslose Bestimmung der Flächenformtoleranz eingesetzt werden. Diese Verfahren sind:

  • Laserscan
  • Fotometrie

Beim Laserscanning wird das Bauteil mit einem Laser-Emitter umfahren. Je nach dem, wie der Laser an der Oberfläche des Bauteils abgelenkt wird, kann die Kontur genau bestimmt werden. Dieses Verfahren ist sehr genau, jedoch etwas langsam.

Deutlich schneller ist heute die Fotometrie. Hierbei wird ein Bauteil von allen Seiten fotografiert und daraus ein 3D Modell errechnet.

Diese Modell wird mit dem CAD-Modell als Bezugssystem verglichen. Der besondere Vorteil an der ganzheitlichen Betrachtung ist, dass keine Verschleißstelle mehr übersehen werden kann. Sobald ein Bauteil an irgend einem Punkt die vorgegebene Flächenformtoleranz verlässt, kann dies registriert werden.

In Kombination mit der hohen Geschwindigkeit der Fotometrie ist mit diesem Verfahren auch eine 100% Messung bei einer Großserie möglich.


Daniel Wilhelm

Daniel Wilhelm

CEO

Ihr 3D-Messtechnik Spezialist für taktile Messtechnik.

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