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
Tagueri AG-Firmenlogo
Teamleitung im Bereich Diagnose (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Tagueri AG-Firmenlogo
(Junior) Consultant Funktionale Sicherheit (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Tagueri AG-Firmenlogo
Consultant Systems Engineering (m/w/d) Tagueri AG
Hamburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieure - Schwerpunkt konstruktiver Ingenieurbau für die Bauwerksprüfung nach DIN 1076 (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hamburg Zum Job 
Funkwerk AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur im Engineering Vertrieb (m/w/d) Funkwerk AG
deutschlandweit Zum Job 
ITW Fastener Products GmbH-Firmenlogo
Technische:r Vertriebsingenieur:in für VW ITW Fastener Products GmbH
Creglingen-Münster Zum Job 
Framatome GmbH-Firmenlogo
Senior Project Quality & OPEX Manager (m/w/d) Framatome GmbH
Erlangen Zum Job 
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Kältemittelverdichter (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Forschungszentrum Jülich GmbH-Firmenlogo
Ingenieur für Gebäudeausrüstung / Versorgungstechnik (w/m/d) Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich bei Köln Zum Job 
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Projektmanager technische Entwicklungsaktivitäten (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Neckarsulm Zum Job 
Rheinmetall Electronics GmbH-Firmenlogo
Elektronikentwickler (m/w/d) Rheinmetall Electronics GmbH
Diehl Aerospace GmbH-Firmenlogo
Ingenieur / Entwicklungsingenieur (m/w/d) Avionik (System) Diehl Aerospace GmbH
Nürnberg, Überlingen, Frankfurt am Main, Rostock Zum Job 
Stadtwerke Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbH-Firmenlogo
Teamleitung Haltestellen und Stationen (d/m/w) Stadtwerke Verkehrsgesellschaft Frankfurt am Main mbH
Frankfurt am Main Zum Job 
Lahnpaper GmbH-Firmenlogo
Leitung Entwicklungslabor (m/w/d) Lahnpaper GmbH
Lahnstein Zum Job 
Energieversorgung Halle Netz GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur - Fernsteuerung Energienetze (m/w/d) Energieversorgung Halle Netz GmbH
Halle (Saale) Zum Job 
Riedel Bau-Firmenlogo
Energieberater / Auditor (m/w/d) Riedel Bau
Schweinfurt Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur (w/m/d) Elektro- / Kommunikationstechnik Die Autobahn GmbH des Bundes
Frankfurt am Main Zum Job 
RENOLIT SE-Firmenlogo
Ingenieur / Techniker (m/w/d) für Automatisierungstechnik RENOLIT SE
Frankenthal Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur*in im digitalen Messwesen (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Instandhaltung (m/w/d) IPH Institut "Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik" GmbH

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.