Der unternehmerische Erfolg basiert auf stabilen Produktionsprozessen und konstanter Produktqualität. Dafür wiederum sorgt eine präzise Koordinatenmesstechnik, um die nach Ansicht von Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt vom WZL auch mittelständische Betriebe nicht umhinkommen.
Von unserem Redaktionsmitglied Uwe Böttger uwe.boettger@konradin.de
Beherrsche deine Prozesse und du bis aller Sorgen ledig – das Paradigma der neunziger Jahre hat an Aktualität nicht verloren, im Gegenteil. Und es gilt nicht nur für die weltweit agierenden Konzerne, sondern zunehmend für mittelständische Betriebe. Um seine Prozesse in den Griff zu bekommen, braucht der Mittelständler verlässliche Daten aus der Fertigung. Diese Informationen liefert die Messtechnik als integraler Bestandteil der Prozesskette.
Das technologische Angebot in der Messtechnik ist breit. Der Anwender hat die Qual der Wahl zwischen zahlreichen optischen und taktilen Verfahren. Eine verlockende Option kommt zum Beispiel aus dem Bereich der Bildverarbeitung. Vision-Sensoren arbeiten zuverlässig, berührungslos, verschleißfrei und sind mittlerweile vergleichsweise einfach zu bedienen. Der Anwender braucht kein abgeschlossenes Informatik-Studium, um Kamera, Beleuchtung und Vision-Software aufeinander abzustimmen. Der Preisverfall bei Vision-Komponenten ist ein zusätzlicher Anreiz für mittelständische Betriebe, deren Investitionsbereitschaft in die Messtechnik auch ihre Grenzen hat.
Doch mit Low-Cost-Messtechnik allein lässt sich nach Ansicht von Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt, Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am WZL, die Produktion langfristig nicht sichern. Für Prof. Schmitt ist die traditionelle Koordinatenmesstechnik ein probates Mittel für den Nachweis von Qualität: „Optische Verfahren können unterstützend zum Einsatz kommen“, so Prof. Schmitt. „Ich glaube aber, dass Betriebe auf die Genauigkeit und Präzision von Koordinatenmessgeräten in den nächsten zehn Jahren nicht verzichten können.“
Einen Grund sieht Prof. Schmitt in den Bauteilen, die durch schnelle und genaue Bearbeitungstechnologien immer komplexer werden. In dieser Entwicklung muss die Messtechnik nachziehen. „Wenn der Anwender komplexe Produktionsprozesse absichern will, muss er auf die Koordinatenmesstechnik zurückgreifen.“
Zu den komplexen Bauteilen gehören nach Ansicht von Prof. Schmitt auch die Welt der Zahnräder. Das Spektrum reicht von mittelgroßen Modellen, wie sie etwa im Hinterachsgetriebe von Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen, bis hinunter zu den miniaturisierten Zahnrädern aus der Mikrowelt. Die gesamte Branche wird derzeit noch massiv von der Koordinatenmesstechnik beherrscht.
Für Prof. Schmitt ist die Variantenvielfalt in der Produktlinie eine weitere Herausforderung für den Messtechniker: „In einem Prozess werden heute Produkte mit hoher Variantenvielfalt hergestellt. Trotzdem darf der Produktionsprozess zu keinem Zeitpunkt aus dem Ruder laufen.“ Das sei derzeit nur mit der flexiblen Koordinatenmesstechnik zu schaffen.
Auch die Konstrukteure tragen laut Prof. Schmitt ihren Teil dazu bei, dass die Betriebe auf Koordinatenmesstechnik kaum verzichten können. Der Designer, der ein Gehäuse am Bildschirm entwirft, macht sich in der Regel keine Gedanken darüber, ob ein bestimmtes Merkmal am späteren Produkt leicht oder schwer zu messen ist. Nicht selten ist das Messproblem nur mit einem Koordinatenmessgerät zu lösen.
Eine so genannte messtechnikgerechte Konstruktion könnte das Problem entschärfen. Das bedeutet nicht, dass der Konstrukteur stets nach der Pfeife des Messtechnikers zu tanzen hat. Aber er kann seine vorhandenen Freiräume nutzen und auf die Messtechnik zugehen. „Zyniker behaupten, dass die Konstruktion mit Einführung der CAD-Systeme schlechter geworden sei“, erzählt Prof. Schmitt. „In Wahrheit haben die Freiheitsgrade zugenommen, und dadurch wird es für den Messtechniker problematischer.“ Die Koordinatenmesstechnik hilft ihm aus der Klemme.
Die so genannte Rückführbarkeit ist ein entscheidender Vorteil der Koordinatenmesstechnik. „Die Rückführbarkeit auf das nationale Normal ist extrem praxisrelevant“, versichert Prof. Schmitt. „Da geht es um die Vergleichbarkeit der Messwerte. Hier sind Koordinatenmessgeräte relativ stabil.“ Das gemessene µ ist nicht nur ein Messwert, sondern in der Tat ein µ. „Der Anwender kann dadurch nachweisen, dass er korrekt gemessen hat und seine Teile in Ordnung sind.“ Unternehmen, die in globale Wertschöpfungsketten eingebunden sind, sind auf die Rückführbarkeit angewiesen. „Andere Verfahren bieten diese Sicherheit nicht immer“, so der WZL-Professor.
Die Hersteller von Koordinatenmessgeräten ruhen sich nicht auf ihren technischen Lorbeeren aus. Vor rund 15 Jahren gelang der erste automatische Tasterwechsel innerhalb der geforderten Genauigkeit. Heute lassen sich die unterschiedlichsten Sensoren in einem Koordinatenmessgerät vereinen. Nicht nur unterschiedliche Taster und Bildverarbeitungs-Kameras sind während einer Messung aktiv, auch die Computertomographie haben die Hersteller inzwischen integrieren können. Damit ist es in einem Messdurchgang möglich, die Oberfläche des Bauteils zu erfassen und zugleich die innere Struktur zu prüfen.
Jeder Anwender hat den Wunsch, dass sein Messprogramm auf jeder Messmaschine läuft. Was bei PCs wie selbstverständlich funktioniert, ist in der Messtechnik noch Zukunftsmusik. Das WZL hat schon Mitte der siebziger Jahre versucht, eine universelle Programmiersprache für alle Koordinatenmessgeräte zu entwerfen. „Mit dem Projekt sind wir gescheitert“, erinnert sich Dr.-Ing. Reinhard Freudenberg, Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement am WZL. „Die Hersteller spielten nicht mit, sie wollten eine klare Abgrenzung zum Wettbewerb.“
Das Thema ist aktueller denn je. „Wenn zum Beispiel ein Automobilhersteller einen Teil seiner Fertigung verlagert, dann stößt er am neuen Standort unter Umständen auf eine neue Messwelt, sprich Maschinen von einem anderen Hersteller“, so Freudenberg. Da die Kompatibilität nicht gegeben ist, muss er seine Programme umbauen. „Da kommen schnell Millionenbeträge zusammen“, so Freudenberg. „Davon wollen die Anwender natürlich weg“, ergänzt Prof. Schmitt. „Doch so schnell geht das nicht, dafür ist das Problem zu komplex. Aber Aktivitäten finden in der Richtung statt, das ist klar.“
Letzlich kann es dem Anwender egal sein, von welchem Hersteller seine Messmaschine stammt und welche Software die Daten aus dem Prozess liefert. Für ihn ist es entscheidend, dass er schnell zu seinen Messergebnissen kommt. Der Faktor Zeit wird in Zukunft immer wichtiger. „Die Messkosten können nicht unter den Teppich gekehrt werden“, so Prof. Schmitt. „Teilweise ist die Messtechnik teurer als die Bearbeitung des Bauteils.“ Deswegen wird in der Qualitätssicherung in der Regel auch nicht jedes einzelne Produkt geprüft. Statt dessen kommen statistische Verfahren zum Zuge.
Die Entwicklungen in der Koordinatenmesstechnik werden heute mehr vom Nutzer geprägt. Die Zeiten sind vorbei, als die Hersteller die Richtung bestimmten. Heute tun sich die Nutzer zusammen und stellen ihre Forderungen nach neuen Funktionalitäten. Prof. Schmitt: „Es ist eigentlich ganz einfach. Wenn der Hersteller dem nicht nachkommt, wird er auch kein Messgeräte mehr verkaufen.“
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