Laserstrahl statt Mikrotaster 02.05.2014, 12:00 Uhr

Präzisionsbauteile berühungslos vermessen

Mit einem neuen Messgerät lassen sich Nocken- und Kurbelwellen berührungslos vermessen. Das klappt sogar, wenn sie mit ein paar Tausend  Umdrehungen pro Minute rotieren.

Form- und Rauheitsmessung an einer Nockenwelle mit dem Sensor bd-1. 

Form- und Rauheitsmessung an einer Nockenwelle mit dem Sensor bd-1. 

Foto: Fraunhofer ILT, Aachen

Nocken- und Kurbelwellen sind kompliziert geformte Bauteile. Die Fertigungsgenauigkeit muss im Tausendstel-Millimeter-Bereich liegen, damit der Automotor, für den sie bestimmt sind, leise läuft und wenig Sprit schluckt. Für Messtechniker in der Qualitätskontrolle ist das eine echte Herausforderung, denn die Geräte, mit denen sie die Form überprüfen, müssen noch zehnmal genauer sein. Gemessen wird heute mit feinen Spitzen, die die Bauteile Mikrometer für Mikrometer abtasten. Die Beschaffenheit der Oberfläche, die ebenfalls zur Motorgüte beiträgt, ermittelt in einem zweiten Arbeitsgang ein Perthometer. Das ist ebenfalls ein Mikrotaster, der über die Oberfläche gezogen wird. Seine Ausschläge sind ein Abbild der Oberfläche.

Genauere Ergebnisse mit dem bidirektionalen Sensor

Die beiden zweitaufwändigen Verfahren können sich die Motorenbauer künftig sparen und dennoch genauere Ergebnisse erzielen. Das ist möglich mit bd-1, einem „bidirektionalen Sensor“, der am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik in Aachen entwickelt worden ist. In einem einzigen Arbeitsgang vermisst er Kurbel- und Nockenwellen und ermittelt die Rauheit der Oberfläche. Und das, ohne das Bauteil zu berühren. Die fertige Welle wird von einem Laserstrahl abgetastet, während sie mit ein paar Tausend Umdrehungen pro Minute rotiert. Die Oberfläche reflektiert den scharf gebündelten Strahl, der auf dem gleichen Weg ins Messgerät zurückkehrt. Dort erfasst ihn ein Fotosensor. Aus der Laufzeit des Laserstrahls ermittelt ein Computer die Entfernung. Er vergleicht viele Tausend Messdaten mit den Sollwerten. Bei zu großen Abweichungen landet die Welle im Schrott.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

70.000 Messungen pro Sekunde

Während herkömmliche Messgeräte regelmäßig justiert werden müssen, damit sie stets präzise arbeiten, entfällt dieser Arbeitsschritt beim bd-1-Sensor, weil die Laserdiode, die den Messstrahl aussendet, und der Fotosensor, der ihn wieder einfängt, im Gerät feste Plätze haben. Pro Sekunde schießt die Diode 70.000 Laserblitze ab. Die Messgenauigkeit liegt bei  einer rotierenden Welle im 100-Nanometer-Bereich (ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter). Dabei ist es egal, wie die Oberfläche des Prüflings aussieht, ob sie also geschliffen ist oder gar glänzt.

Nockenwellen öffnen und schließen die Motorventile, durch die die verbrannten Abgase entweichen, mit einer Zeitgenauigkeit von einigen Millionstel Sekunden. Kurbelwellen setzen die Auf- und Abbewegung der Kolben in Rotation um.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.