Messen ist für die Industrie die wichtigste Grundlage für Qualität. Deshalb setzen viele Unternehmen bei Messvorgängen auf extreme Genauigkeit, selbst wenn der Aufwand dafür übertrieben wird. „Eigentlich kommt es nicht darauf an, so genau wie möglich, sondern so genau wie nötig zu messen“, erklärt Franz Wäldele von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig. Diese Philosophie haben er und seine Kollegen jetzt als Grundlage für ein virtuelles Koordinatenmessgerät genutzt.
Das im Fachjargon als „virtuelles KMG“ bezeichnete Konzept diene jedoch nicht etwa dazu, Messungen genauer zu machen. „Wir ermitteln nur den Grad der Messunsicherheit“, beschreibt Wäldele das Verfahren. Damit spricht der Leiter des PTB-Fachbereichs für Koordinatenmesstechnik und Messgerätebau das größte Problem der Anwender an. Auch das exakteste Messgerät liefert keine hundertprozentig genauen Daten. Selbst kleinste Schwankungen in der Raumtemperatur, der Luftbewegung oder in der Oberflächenbeschaffenheit des zu prüfenden Werkstücks können sich im Ergebnis niederschlagen.
Mit Kanonen auf Spatzen
Der Industrie ist das bekannt. Sie hatte bislang zwei Möglichkeiten, darauf zu reagieren. Entweder, sie stuft die Messunsicherheit als gering ein. Dann kann es passieren, dass Teile außerhalb der Fertigungstoleranzen liegen und dennoch an die Kunden ausgeliefert werden. Die Folgen wären Reklamationen, gegebenenfalls auch teure und mit Renommeeverlust behaftete Rückrufaktionen. Die meisten Firmen gehen aber den anderen Weg. Sie befürchten, dass der Unsicherheitsfaktor extrem hoch ist und sortieren deshalb ungeachtet der Mehrkosten Stücke aus, die für den jeweiligen Verwendungszweck völlig in Ordnung wären. „Das ist, wie wenn man mit Kanonen nach Spatzen schießt“, meint Dr. Wäldele.
Simulation vermeidet unnötigen Ausschuss
Das von den PTB-Forschern entwickelte Simulationsverfahren hilft, beide Extreme zu vermeiden. Es könnte unter dem Motto „Mehr Sicherheit über die Messunsicherheit“ stehen. Eine umfassende Erfassung des jeweiligen Koordinatenmessgeräts liefert zahlreiche Daten. Sie bilden die Grundlage für eine Berechnung im Computer. Die Software ermittelt dabei das so genannte Vertrauensintervall, jene Spanne, in der mit hoher Wahrscheinlichkeit das richtige Messergebnis liegt. Den Unternehmen liefert das Resultat eine Entscheidungshilfe bei der Wahl der angemessenen Prüfmethode. „Dabei wird sich oft herausstellen, dass die bislang üblichen zeit- und kostenaufwendigen Verfahren gar nicht nötig sind, sondern dass es auch mit einfacheren Mitteln geht“, ist Frank Härtig überzeugt.
Ihre Praxistauglichkeit hat die virtuelle Koordinatenmessung bereits bewiesen. Schließlich startete die PTB bereits 1991 mit der Entwicklung und führte sie ständig weiter. Dass das „virtuelle KMG“ Zukunft hat, dürfte nach Ansicht der Wissenschaftler ebenfalls außer Frage stehen. Koordinatenmesstechnik ist eine der Schlüsseltechnologien in der Fertigung. Schätzungsweise 25.000 Messgeräte mit einem Stückpreis von bis zu 500.000 Euro stehen dafür in den Betrieben bereit. Die Anwendung des bei der PTB entstandenen Verfahrens erlaubt den Anwendern, gezielter mit ihren Ressourcen umzugehen und hat daher eine beträchtliche wirtschaftliche Bedeutung.
Für ihre Entwicklung erhalten die Forscher jetzt den mit 10 000 Euro dotierten Technologietransferpreis der Industrie- und Handelskammer Braunschweig, der in diesem Jahr zum 20. Mal verliehen wird. Mit der Auszeichnung würdigt die IHK nach den Worten von Präsident Dr. Klaus Schuberth und dem Jury-Vorsitzenden Professor Werner Gramm richtungsweisende Forschungsergebnisse, die in der Region Braunschweig entwickelt wurden und die von der Wirtschaft aufgenommen wurden.
(IHK, 08.11.2004 – NPO)
