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Ausgewählte Ausgabe: 05-2017 Ansicht: Modernes Layout
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3D-Inline-Prüfsystem für komplexe Formen

Die Formkonformität mechanischer Teile des Antriebsstrangs – wie Motor, Getriebe, Abgas- und Lenksystem oder Fahrwerk – ist für Funktion, Lebensdauer und Sicherheit des gesamten Fahrzeugs von hoher Relevanz. Die daraus resultierenden strengen Qualitätsanforderungen hat Mesure-Systems-3D zum Anlass genommen, eine Inspektionstechnologie zu entwickeln, mit deren Hilfe 3D-Geometrien komplexer Teile direkt in der Produktionslinie oder nah an der Fertigung überprüft werden können. Form- und Oberflächenfehler lassen sich damit gezielt identifizieren.


Berührende Inline-Prüfverfahren haben oft den Nachteil, dass die Messung der Bewegung zwischen Nullpunkt und Oberfläche des zu prüfenden Teils leicht durch Temperaturschwankungen oder Vibrationen verfälscht werden kann. Ein weiteres Manko ist die vergleichsweise geringe Datenmenge, da die verwendeten Sensoren relativ unbeweglich sind und infolgedessen nur wenige verschiedene Punkte abtasten, das heißt nur wenige Kriterien prüfen können. Toleranzen von weniger als 0,01 mm einzuhalten, ist damit nicht möglich. Herkömmliche CCD (Charge Coupled Device)-Linienscanner erzeugen ebenfalls nur etwa 30 bis 40 Linien in der Sekunde, sodass auch dieses Verfahren den Anforderungen meist nicht genügt.

Dank Digitalisierung ganze Teilefamilien präzise analysieren

Das Prüfsystem des französischen Unternehmens Mesure-Systems-3D (MS3D) eignet sich hingegen für solche Anwendungen in besonderem Maße. Es ist vergleichsweise einfach konzipiert und erlaubt, ein großes Spektrum unterschiedlicher Geometrien zu prüfen, ohne die Maschine umbauen zu müssen. Das Verfahren zeichnet sich durch die Reproduzierbarkeit des Gesamtergebnisses aus. Dafür werden Laserstrahlen auf die Oberfläche gerichtet und die Lichtpunkte mithilfe einer Kamera digitalisiert. Mittels Triangulierung wird anschließend die Innenwinkelsumme ermittelt, um darüber den Abstand zu bestimmen.
MS3D verbaut pro Gerät mehrere dieser Sensoren, die speziell auf eine zuverlässige Funktion unter widrigen Umgebungsbedingungen ausgelegt sind. Damit können ganze Teilefamilien flexibel auf ihre Form sowie die innere und äußere Geometrie hin überprüft werden. Sind mehrere Sensoren in Reihe geschaltet, lassen sich verschiedene Abstände messen und es ergibt sich eine Linie von Punkten, aus denen ein Konturprofil erstellt werden kann. Werden die Teile bewegt, wird die komplette Oberfläche digitalisiert – das erlaubt eine zuverlässige Analyse von Form- und Oberflächendefekten.
Mit den verschiedenen Varianten des integrierten Systems lassen sich beispielsweise Alternatoren, Rotoren und Statoren, die Umlenkrollen, Kolben, Zahnstangen, Schiebemuffen zur Synchronisierung sowie Ritzel und Zahnräder des Getriebes in wenigen Sekunden kontrollieren. Auch Lichtmaschinen, das Schwungrad, Steckverbinder, Ventile und Ventilsitze, Getriebe-, Nocken- und Antriebswellen, die Nocken selbst sowie Steuerriemen, Auspuffrohre und -töpfe können mit den Geräten von MS3D vermessen werden. Je nach Komponente kommen hierbei verschiedene Anlagen zur Anwendung.

Ein Prinzip – mehrere Maschinen

ZB 257 Bild 1 Mesur e Punktewolke_ShapeInspection BU

Bild 1.
3D-Prüfung verschiedener Industrieteile: Bei der „ShapeInspection“ werden die Laserlinien auf lange oder zylindrische Bauteile projiziert.

ZB 257 Bild 2 A Mesur e Machine_BoreInspection.jp BU

Bild 2.
Die „BoreInspection“ prüft Bohrungen mithilfe einer konfokalen Messsonde.

ZB 257 Bild 3 Mesur e Messung_GearInspection.jpg BU

Bild 3.
Die neuartige „GearInspection“ entstand in Kooperation mit verschiedenen Universitäten.

Die „RollerInspection“ zur Überprüfung zylindrischer, konischer und sphärischer Rollkörper gibt es in zwei Versionen: als Gerät zum Nachweis von Oberflächenfehlern mit Tiefen bis 0,5 µm sowie in einer Version zur Kontrolle der 3D-Konformität der äußeren Form. Zahlreiche verschiedene Bauteile lassen sich auf diese Weise mit Toleranzen von 0,2 µm bis 1 µm auf Maß- und Formgenauigkeit prüfen.
Die „ShapeInspection“ zur Kontrolle langer, flacher Teile (wie Nockenwellen, Einspritzdüsenkörper oder Automatik-Getriebekomponenten) erfasst mithilfe der berührungslosen Sensoren in nur 1 s mehr als 20 Millionen Messpunkte und verarbeitet diese prozessparallel in 3 s bis maximal 30 s. Bestimmen lassen sich dabei unter anderem Winkel, Durchmesser, Koaxialität, Höhe, Symmetrie, Planheit, Lokalisierung und Rundheit, Bild 1.
Zur Kontrolle der Innengeometrie hohler Teile eignet sich das „BoreInspection“-Prüfsystem, Bild 2. Damit können Messungen im Inneren von topf- oder rohrförmigen Teilen, wie durchgehenden oder blinden Bohrungen mit und ohne Gewinde, auf 1 µm genau durchgeführt werden. Typische Teile hierfür sind Gewindebohrungen von M4 bis M300, Zylinderblöcke, interne Nuten, Rohre und Einspritzdüsenkörper. In 2 s bis 10 s werden dazu mehr als vier Millionen Messpunkte erhoben und innerhalb von 1 s verarbeitet. Das Laden und Entladen dauert jeweils weniger als 1 s.
Ring- und zylinderförmige Drehteile lassen sich mit der „RingInspection“-Reihe auf ihre externe und interne Geometrie hin untersuchen. Ringe, Riemenscheiben, Wälzlagerringe, Kolben und ähnliche Bauteile werden dabei anhand von drei Millionen Messpunkten mit einer Präzision von 0,2 µm bis 1 µm vermessen.
Die jüngste Entwicklung des französischen Herstellers ist ein Prüfsystem speziell für Getriebe, Bild 3. Mit der „GearInspection“ kann beispielsweise eine Verzahnung mit 23 Zähnen in weniger als 10 s komplett in 3D vermessen werden.

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Autoren

 Bettine Kuhnert

ABOPR Pressedienst B.V., München
bettine.kuhnert@abopr.de

Null-Fehler-Produktion...

... im Visier

Mesure-Systems-3D (MS3D) wurde 2010 gegründet, um auf die steigende  Nachfrage  nach  einer  industriellen  Null-Fehler-Produktion zu reagieren. Das Angebot umfasst automatische Messgeräte für die vollständige dreidimensionale Prüfung komplexer Geometrien, die in die Fertigungslinien  von  Großserien  integriert  werden.  Die  3D-Prüfung verschiedener Industrieteile findet in Zyklen von 1 s oder weniger statt und liefert Ergebnisse, deren Präzision im Bereich zwischen 0,1 µm und 10 µm liegt. Mittlerweile hat das französische Unternehmen mehr als dreißig 3D-Inline-Prüfsysteme konzipiert, entwickelt und installiert.
MS3D – Verbindungsbüro Deutschland, Nelly Kerforn, Scharpenhausweg 9, 42579 Heiligenhaus, Tel. 02056 / 921 735, E-Mail: deutschland@ms3d.eu, Internet: www.ms3d.eu

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