Industrielle Messtechnik

Industrielle Messtechnik für Entwicklung und Produktion

Die Messtechnik ist eine wichtige Disziplin zur Herstellung und Beibehaltung der Qualität von Bauteilen. Die Messtechniken dienen zur Kontrolle der  Form- und Lagetoleranzen sowie der Struktur von Oberflächen.

Für die Messtechnik haben sich zahlreiche Verfahren mit unterschiedlichen Ansätzen etabliert. Bei der Analyse von Geometrien und Oberflächenstrukturen sind optische und taktile Verfahren maßgeblich.

Für die Kontrolle der Rauheit einer Oberfläche steht noch zusätzlich eine Prüfmethode zur Verfügung, die mit Luftströmen arbeitet.

Bei der industriellen Messtechnik unterscheidet man zwischen integrierten Prüfprozessen und Verfahren für die stichprobenartige Qualitätskontrolle. Integrierte Prüfprozesse müssen sehr schnell arbeiten, um die Produktion nicht unnötig zu bremsen. Ein Beispiel in der Serienfertigung ist die optische 2D Messtechnik.

Sie beschränken sich auf die Prüfung weniger Parameter. Dafür können diese schnellen Prozesse aber eine 100 % Kontrolle aller Produkte auch bei großen Stückzahlen gewährleisten.

Der Kontrollbereich lässt sich beliebig erweitern, indem man mehrere Messstationen hintereinander schaltet. Für die kontinuierliche Prüfung hoher Stückzahlen vorwiegend optische Systeme in Betracht.

Hier hat die Laserscan-Technologie große Fortschritte vollbracht, die mit erstaunlichen Ergebnissen und einer hohen Präzision überzeugen können.

Für die umfassende Kontrolle von Prototypen oder einzelnen Stichproben stehen neben hochpräzisen optischen Systemen auch die taktile Messtechnik zur Verfügung.

Die auf Berührung basierenden Verfahren sind zwar deutlich langsamer als Laserscanning oder andere optische Analysetechnologien. Sie aber gegenwärtig noch bei der Präzision der Ergebnisse im Vorteil.

Verfahren einer 2D und 3D Messtechnik

Die Prüfverfahren der 2D Analyse kontrolliert vor allem Lagetoleranzen von einzelnen Bauelementen zueinander. Sie ist auf die Messung von Abständen in der Ebene beschränkt.

Aufgrund der fehlenden Z-Achse ist die 2D Prüfung relativ schnell und präsentiert in kurzer Zeit valide Ergebnisse. Die 3D Messtechnik kontrolliert dagegen das gesamte Bauteil.

Die Form- und Lagetoleranzen aller Bauelemente sind bei der optischen oder taktilen 3D Prüfung meist enthalten.

Aufgrund des höheren Aufwandes beschränkte sich die hochpräzise Prüfung im 3D Messsystem bislang auf taktile Verfahren.

Mit den innovativen Stereo-Kamera-Prüfmethoden oder der neuesten Generation der Laserscanning-Verfahren haben die taktilen Analysen eine starke Konkurrenz erhalten. Die taktile Messtechnik spielt aber nach wie vor eine große Rolle.

Industrielle Messtechnik für tiefgehende Analyse

Die industrielle Messtechnik beschränkt sich nicht nur auf die Prüfung von Form- und Lagetoleranzen.

Ihre Aufgabe schließt auch die tiefgehende Kontrolle von Oberflächenstrukturen und Materialbeschaffenheit ein. Diese Kontrollen prüfen folgende Parameter:

• Welligkeit
• Rauheit
• Mikrorisse
• Poren

Diese Störungen können trotz eingehaltener Form- und Lagetoleranzen zu Qualitätsverlusten am Bauteil führen. Mikrorisse in Spannungsbereichen können sich zu einem Bruch auswachsen.

Rauheiten auf Oberflächen können unerwünschte Reibkräfte verursachen. Diese fördern eine Abrasion, verändern das Strömungsverhalten überfließender Medien oder reduzieren eine gewünschte Reflexion.

Um diese Parameter exakt erfassen zu können, stehen für die industrielle Messtechnikhochempfindliche Verfahren bereit. Für die taktile Messtechnik ist hierzu vor allem das Tastschrittverfahren im Einsatz.

Hierbei fährt der 3D Messtechniker mit einem Prüfkopf über eine definierte Strecke. Die so ermittelte Linie ist das so genannte „Primärprofil„. Daraus lassen sich die für die Messtechnik relevanten Kenngrößen der Welligkeit und Rauheit weiter extrahieren.

Messtechnikern für Materialqualität

Für die Feststellung tiefer Risse, Lunker, Einschlüsse und andere Störungen im Grundmaterial bietet die industrielle Messtechnik folgende zerstörungsfreie Verfahren an:

• Röntgenprüfung
• Ultraschallprüfung
• Farbeindringtest
• Magnetografien

Die Messtechnik der Röntgenprüfung arbeitet mit einer Strahlungsquelle, die von einem Film detektiert wird. Über Scans der aufgenommenen Filme lässt sich die Röntgenprüfung zu einer 3D Messtechnik erweitern.

Die innere Struktur eines Bauteils wird damit für den 3D Messtechniker plastisch sichtbar. Die moderne Ultraschallprüfung durch einen Computertomographen ist heute zu ähnlich hochwertigen Messtechniken in der Lage.

Der Farbeindringtest dient zur einfachen und schnellen Ermittlung von Rissen und Spalten. Magnetografien, beispielsweise mit Gauss-Metern, prüfen ganz bestimmte Parameter an metallischen Bauteilen ab.

Sie sind für das 3D Messsystem unerheblich, können aber für die industrielle Messtechnik wichtige Erkenntnisse liefern.