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OPW Akademie

Wir stellen uns der Diskussion

Präzision im höchsten Maß ist für uns mehr als nur die Herstellung hochpräziser Messmittel. Präzision im höchsten Maß heißt für uns auch, präzise nachzudenken und präzise Fragen zu stellen. Dafür gibt es die OPW-Akademie. Regelmäßig möchten wir uns hier mit aktuellen Fragestellungen der Messtechnik auseinandersetzen.
Und: wir möchten das nicht alleine machen - diskutieren Sie mit! Kommentieren Sie präzise unsere Ansichten. Sagen Sie uns präzise Ihre Meinung! Wir freuen uns auf den Austausch.

Diskussionsthema

Einstellmeister aus Originalwerkstoff
Betrachtung einer Technologie mit höchstem Anspruch

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Einstellmeister sind aus Sicht eines Herstellers als durchaus anspruchsvoll zu bezeichnen. Der Lehrenspezialist OPW setzt noch eines drauf und bietet für spezielle Anwendungen Einstellmeister aus Originalwerkstoff und erzielt damit wichtigen Zusatznutzen für die Kunden.

Was sind Einstellmeister?
Einstellmeister sind „Nullmasse“ für Fertigungseinrichtungen. Sie dienen der Maßverkörperung wichtiger, zu fertigender und zu prüfender Maße. Zur Einstellung und Überprüfung einer Fertigungseinrichtung verwendet man hochgenau gefertigte Einstellmeister und stimmt maßgebende Produktionsschritte und den Prozess darauf ab. Deshalb sind Einstellmeister auch häufig gegenüber dem Originalbauteil stark vereinfacht. Entscheidend ist, dass die definierten Einstell- und Kontrollmaße stimmen. Im Einstellmeister müssen nicht alle Funktionen des Originalbauteils abgebildet sein. Es sei denn, die zu messenden Maße, Flächen und Bezüge lassen sich nicht mehr mit vertretbarem Aufwand herstellen. Die Lösung für derartige „Normale“ heißt „Einstellmeister aus Originalwerkstoff“.

Werkstoffbetrachtungen
Die genaue Bezeichnung der Technologie muss lauten: „Einstellmeister, gefertigt aus dem Originalwerkstück“. Werkstofflich eine Herausforderung: Werkstoffe, wie sie beispielsweise für Gehäuse aus Aluminiumdruckguss eingesetzt werden, kommen hierbei in der Messtechnik Einsatz. Üblicherweise werden hier Stähle wie 90MnCrV8 (1.2842) oder 16MnCr5 (1.7131) eingesetzt. Die langfristige Maßhaltigkeit des Messmittels wird dann durch spezielle Wärmebehandlungen erreicht. In der Herstellung kommen spanende Verfahren vom Drehen, Fräsen über Schleifen bis zum Honen und Läppen zum Einsatz, um die extrem hohen Genauigkeiten von bis zu einigen µ Toleranz maßhaltig darzustellen. Großserienwerkstoffe wie der genannte Aluminiumdruckguss scheinen hier reichlich deplaziert zu sein.

Know-How-Betrachtungen
Generell stellen Einstellmeister sehr hohe Anforderung an die Fertigungspräzision: Drehen, Fräsen, Schleifen, Honen, Läppen. Zwischen den Bearbeitungsschritten erfolgen noch Materialbehandlungen, wie Härten und Altern. Flächen für Taster werden grundsätzlich gehärtet, damit sie nicht einlaufen und Einstellmeister werden gealtert, damit er noch nach Jahren unverändert maßhaltig ist. Messtechniker sagen dazu, dass der Einstellmeister ‚gut steht‘.“

Temperaturbetrachtungen
Wichtiges Argument für den Einstellmeister aus Originalwerkstück und damit aus Originalwerkstoff ist seine Temperaturunabhängigkeit oder besser: seine Temperaturneutralität. Denn die Maße eines Einstellmeisters entsprechen nur bei einer genau definierten Temperatur (i.d.R. 20°C) dem Originalbauteil. Die unterschiedlichen Längenausdehnungskoeffizienten von Bauteilwerkstoff und Meisterwerkstoff führen zu abweichendem Temperaturverhalten. Anders beim Einstellmeister aus Originalwerkstück. Durch die oft winzigen aus Stahl oder Hartmetall gefertigten Messpunkte ist die Temperaturabweichung zum Serienteil äußerst gering.

Gespräch mit Bruno Kaupp, technischer Vertrieb bei OPW

Herr Kaupp, verdrängen Einstellmeister aus Originalwerkstoff mittelfristig den Einstellmeister aus Lehrenstahl?

Bruno Knaupp: Nein, keinesfalls, der Einstellmeister aus Originalwerkstoff ist eine Speziallösung, ein absolutes Nischenprodukt und das wird er auch bleiben.

Aber das klingt alles so schön einfach: Originalbauteil nehmen, ein paar Flächen bearbeiten, fertig.

Bruno Kaupp: Zum einen benötigen wir für Maß- und Bezugsflächen Einsätze aus Lehrenstahl, andernfalls laufen Ihnen die Flächen ein und der Meister bleibt langfristig nicht maßhaltig. Zum anderen ist das Einarbeiten der Einsätze fertigungstechnisch immer eine große Herausforderung.

Das Ganze hat also seinen Preis?


Bruno Kaupp: Wenn Sie den Einstellmeister als solches sehen, dann auf jeden Fall: Konstruktion, Fertigung, Abstimmung, da kommt schon ein bisschen was zusammen. Aber wenn Sie sehen, welche zusätzlichen Erkenntnisse Sie für den Prozess gewinnen können und wie problemlos solche Einstellmeister auf den Anlagen eingesetzt werden können, dann relativiert es sich.

Wann empfehlen Sie Ihren Kunden, den Einstellmeister aus einem Originalbauteil zu fertigen?

Bruno Kaupp: Bei sehr komplexen Geometrien, die sich allein durch Zerspanung eines Lehrenstahls nicht mehr mit vertretbarem Aufwand herstellen lassen und wenn sie Eigenschaften im Einstellmeister benötigen, wie beispielsweise Temperaturverhalten, die nur das Originalbauteil aufweist.

Mehr zum Thema Einstellmeister

Passend zu den Bauteil-Abstraktionen gibt es nun eine eigene Webseite www.einstellmeister.de, die das Wesentliche in den Mittelpunkt stellt: Absolute Präzision.

Diskussionsthema

Die Einfachheit der Messung
Werkstattgespräch bei OPW über die Zukunft des Lehrenbaus

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Seit 60 Jahren produziert OPW hochpräzise Sonderlehren — Fertigungs- und Messtechnik haben sich in dieser Zeit dramatisch verändert und weiterentwickelt. 3D-Messmaschinen oder optische Messerfassungssysteme konkurrieren mit der Sonderlehre und dem SPC-Messplatz. Im Rahmen der OPW Akademie wollen wir uns kritisch mit den unterschiedlichen Konzepten auseinandersetzen. Dazu haben wir uns zu einem Werkstattgespräch mit den Experten von OPW getroffen (Herr Leicht, Konstruktion; Herr Brendle, technischer Vertrieb; Herr Kaupp, technischer Vertrieb, Herr Hauser, Konstruktion; Herr Hildebrandt, Geschäftsführer).

OPW ist seit über 60 Jahren Hersteller von hochpräzisen Sonderlehren — wenn wir uns allein die letzten 20 Jahre ansehen, wo sehen Sie die gravierendsten Entwicklungen in der Fertigungstechnik?

Leicht: Ganz klar: Die Form- und Lagetoleranzen sind wesentlich anspruchsvoller geworden. Früher gab es viel mehr rechte Winkel, einfache Längen oder Durchmesser.
Brendle: Die Globalisierung beeinflusst die Fertigung mehr als man vielleicht im ersten Moment glaubt. Kunden fordern heute einen höheren Grad an Austauschbarkeit. Gerade im Lehrenbau, wo traditionell häufig Bauteile gepaart werden, ist das eine Herausforderung für Wartung und Service.
Leicht: Und nicht nur das: Unsere Lehren werden heute weltweit eingesetzt, d.h. sie sind ganz anderen klimatischen Bedingungen ausgesetzt, wenn ich beispielsweise an China denke. Die Materialanforderungen haben sich nach oben geändert.

Wie hat sich die Messtechnik in dieser Zeit noch verändert?

Kaupp: Insgesamt wird deutlich mehr gemessen als früher. Dafür sind sicherlich die komplexeren Bauteilgeometrien, aber natürlich auch das dramatisch gestiegene Qualitätsbewußtsein verantwortlich.
Brendle: Eng damit verbunden ist auch die Forderung nach verstärkter Dokumentation. Unsere Kunden dokumentieren und archivieren heute viel mehr Daten, aber auch die Anforderung an Dokumentation unserer Produkte sind deutlich höher. Allein wenn ich an den Begriff Lehrenfähigkeit denke: Hier sind detaillierte Prüfzeugnisse fast schon der Standard.
Leicht: es wird mehr gemessen, es werden aber auch mehr Fertigungsschritte gemessen. Früher wurde oft nur das fertige Produkt gemessen. Im Zuge von statistischer Prozesskontrolle wird oft nach jedem Teilschritt gemessen um möglichst früh Trends zu erkennen. Kostenbewußtsein und Ausschußvermeidung stehen dahinter.

Haben sich die Lehren konstruktiv verändert?

Leicht: Die Lagerungen sind anspruchsvoller geworden, bei den hochpräzisen Führungen kaufen wir heute vermehrt Teile zu, früher haben wir diese überwiegend selbst gefertigt.
Kaupp: Für den schnellen und robusten Einsatz von Lehren ist die klassische Messuhr noch immer das meist verwendete Element zur Messwerterfassung. Aber induktive Messaufnehmer kommen in immer größeren Stückzahlen zum Einsatz. Martin Leicht hatte eingangs treffend gesagt, dass die Form- und Lagetoleranzen wesentlich komplexer geworden sind. Um diese überhaupt sinnvoll auswerten zu können, sind elektronische Messwertgeber und eine anschließende SPC-Auswertung unbedingt erforderlich.

3D-Messmaschinen, optische Messsysteme bieten eine elektronische Messwertauswertung — quasi konstruktionsbedingt — schon immer. Ist die Sonderlehre ein Auslaufmodell?

Kaupp: Bei der Entwicklung der Fertigungstechnik haben wir den steigenden Kostendruck noch nicht erwähnt. Genau hier punktet die Sonderlehre: Sie ist einfach zu bedienen, auch von ungelerntem Personal. Die Einfachheit der Messung ist — trotz aller gestiegenen Anforderungen — geblieben.
Leicht: Eine Lehre garantiert eine hohe Verfügbarkeit. Eine 3D-Messmaschine im Vergleich oder auch die optische Messwerterfassung ist immer ein Engpass. Bauartbedingt finden sie sich meist in einem Messraum, d.h. ich muss offline messen. Das führt zu Verzögerungen – bis das Messergebnis da ist, sind schon 10 bis 12 – nehmen wir beispielsweise eine Zylinderkopffertigung – Teile durch die Maschine gelaufen und vielleicht Ausschuss.
Hauser: Nehmen Sie optische Messsysteme, da kommen Sie oft an Grenzen. Konturen lassen sich problemlos damit messen, aber was ist beispielsweise mit der Tiefenmessung?

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Die Renaissance einer Technologie: Luftmesstechnik

Die pneumatische Messung wurde in den letzten Jahren bei OPW wiederentdeckt. Grund sind die vielen Vorteile, die sie im Vergleich zur konventionellen Messtechnik bietet. Für OPW heißt das, dass Messaufgaben durch die Kombination verschiedener Messtechnik besser gelöst werden können.

Die pneumatische Messung beruht auf dem Staudruckprinzip. Mittels Druckluft wird der Staudruck in der Zuleitung zum Messobjekt ermittelt. Die gemessene Druckveränderung wird dann mit den Maßen eines Referenzwerkstücks verglichen.

Die Methode zeichnet sich durch eine sehr hohe Messgenauigkeit, einer stabilen Wiederholungsfähigkeit von unter 0,2 µm und einer hohen Geschwindigkeit aus. Damit ist sie hervorragend für Serienkontrollen und Prüfaufgaben mit Kleinsttoleranzen geeignet. Aus den sehr robusten und verschleißarmen Messelementen resultieren zudem lange Einsatzzeiten bei geringem Wartungsaufwand. Durch das berührungslose Messverfahren können alle Materialien vermessen werden, die einen Staudruck zulassen. Die Messluft reinigt das Messobjekt, weshalb die pneumatische Messtechnik auch in verschmutzten Umgebungen eingesetzt wird, ohne dass es zu einem Verlust an Messgenauigkeit kommt. Für die Messaufgaben wird kaum Raum benötigt, da die Messvorrichtung verhältnismäßig klein ist. Die sehr kompakten Messelemente ohne bewegliche Teile ermöglichen auch das Messen von Abständen und Formtoleranzen. Die leichte Handhabung begünstigt einen schnellen Wechsel der Messobjekte und die Messung kann beliebig wiederholt werden. Während generell eine elektronische Messwertverarbeitung möglich ist, wird für die eigentliche Messung Elektronik benötigt. Dadurch können auch Messungen im Nassbereich durchgeführt werden.

Bei Messung mit häufiger Kalibrierung wird zudem der Einstellmeister nicht verschlissen. Das bedeutet weniger Folgekosten, auch wenn die Anschaffung unter Umständen teurer ist.
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