Tipp 1: Durchsatz mit stabileren Tastersystemen erhöhen

Je leichter und steifer die Messtaster und –verlängerungen sind, desto schneller kann der Anwender damit messen, ohne dass Biege- oder Drehkräfte die Präzision des Systems beeinträchtigen. Als Material eignet sich in der Messtechnik daher hervorragend die Kohlefaser. Sie stellt durch ihr geringes Gewicht, ihre Biegesteifigkeit und zudem durch ihre thermische Stabilität unter anderem Aluminium, Edelstahl, Stahl, Titan und Keramik in den Schatten. „Die Steifigkeit ist besonders bei Messungen mit hohem Durchsatz entscheidend“, erklärt Nadine Schwab, „Denn eine höhere Scangeschwindigkeit vergrößert auch die auftretenden Biegekräfte, die das System verformen.“ ZEISS verwendet daher für Taster und Verlängerungen eine spezielle Kohlefaser, kombiniert mit Adaptern aus Titan. Bei einer Geschwindigkeit von 8 Millimetern pro Sekunde tritt bei Tasterverlängerungen, die ausschließlich aus Titan bestehen, beispielsweise eine Formabweichung von 7,3 Mikrometern auf. Scannt das Koordinatenmessgerät mit 12 Millimetern pro Sekunde, liegt die Abweichung bereits bei 13,0 Mikrometern. Tasterverlängerungen aus der Kohlefaser-Titan-Kombination ZEISS ThermoFit hingegen weichen unter den gleichen Bedingungen nur um 1,7 bzw. 2,4 Mikrometer ab.

Tipp 2: Nebenzeiten mit Diamanttastern reduzieren

Anders als bei Tastkugeln aus Rubin oder Siliziumnitrid beeinträchtigt die Zeiss Diamond!Scan Diamanttaster weder der Kontakt mit sehr harten noch mit besonders weichen Werkstücken. Somit lassen sich Werkstücke damit scannen, ohne dass die Tasterkugel regelmäßig gereinigt oder ausgewechselt werden muss. Der Durchsatz steigt bei erhöhter Messsicherheit.

Neben dem Material des Schafts ist für die Effizienz des Messprozesses auch der Werkstoff der Tastkugel von Bedeutung. Besteht diese aus Rubin oder Siliziumnitrid, verliert sie mit der Zeit an Rundheit, wenn sie mit sehr harten Materialien wie Keramik oder sehr weichen wie Aluminiumlegierungen in Kontakt kommt: Das Scannen harter Werkstücke führt allmählich zum Verschleiß der Kugeloberfläche. Umgekehrt trägt die Rubin- oder Siliziumnitrid-Kugel von weichen Werkstücken geringfügig Material ab, das sich auf der Kugeloberfläche ablagert. Beide Effekte verfälschen mit der Zeit die Messergebnisse. Taster aus Rubin oder Siliziumnitrid müssen Anwender daher regelmäßig reinigen sowie ersetzen, wenn sie mit extremen Materialien arbeiten. Während des Auswechselns und erneuten Einmessens kann das Messgerät nicht produktiv genutzt werden.

Weil die Messung von Einzelpunkten den Taster weniger schnell verformt, verzichtet manch ein Anwender deshalb auf das durchgängige Scannen seiner Bauteile. Doch im Vergleich zum Scanvorgang, der in kurzer Zeit eine große Zahl an Messdaten generiert, hat die wesentlich langsamere Einzelpunktmessung ihre Nachteile: Sie stellt den Anwender vor das Dilemma, entweder zugunsten eines höheren Durchsatzes weniger Messpunkte zu erfassen und dafür eine höhere Messunsicherheit in Kauf zu nehmen – oder aber viele Einzelpunkte zu messen und dadurch die Messunsicherheit zu senken, während auf der anderen Seite die Messzeit steigt.

„Verwenden Sie Tasterkugeln aus Diamant oder mit einer speziellen Diamantbeschichtung – und scannen Sie Werkstücke durchgängig mit Ihrem Koordinatenmessgerät“, empfiehlt Schwab. Weil weder Material an der Oberfläche von Diamanttastern haften bleibt noch Abnutzung auftritt, entfällt die Überprüfung und Reinigung sowie das regelmäßige Auswechseln. Da das Scannen von Werkstücken sich nicht mehr nachteilig auf die Genauigkeit auswirkt, ist es unnötig, die Messpunkte einzeln zu erfassen. Der Durchsatz steigt.

Tipp 3: Stillstandszeiten mit Paletten verkürzen

Paletten beschleunigen das Bestücken. Circa eine halbe Stunde pro Acht-Stunden-Schicht können Unternehmen zudem sparen, wenn sie die Werkstücktemperatur automatisch durch einen in die Palette integrierten Temperatursensor erfassen lassen.

Einen weiteren Ansatz, den Messprozess zu beschleunigen, findet Schwab beim Bestücken der Messgeräte: Nicht selten stehen die Messmaschinen während des Beladens minutenlang still. Das ist gerade dann der Fall, wenn mehrere Werkstücke gleichzeitig aufgespannt werden oder viele unterschiedliche Teile zu häufigen Wechseln der Aufspannvorrichtungen führen.

„Eine einfache, aber häufig unterschätzte Lösung dafür sind Paletten“, sagt Schwab: Während das Messgerät noch misst, spannt der Mitarbeiter die Charge für die nächste Messung außerhalb des Messgerätes auf einer Palette auf. Im Anschluss ist es für ihn ein Leichtes, die Messmaschine damit zu beladen. Spezialisierte Paletten lassen sich innerhalb von Sekunden in die richtige Position bringen, ohne dass diese erneut eingemessen werden müssen. Rund 15 Minuten Stillstandzeit während des Beladens und Einmessens kann der Anwender beispielsweise pro Messung sparen. Durch den Paletteneinsatz lassen sich so mitunter doppelt so viele Werkstücke pro Messmaschine messen.

Für einen zusätzlichen Gewinn an Effizienz sorgt laut Schwab ein in die Palette integrierter Temperatursensor. Er erfasst die Werkstücktemperatur automatisch und gibt diese Information an das Messgerät weiter. „Der Anwender muss den Sensor nicht mehr manuell oder per Temperaturtaster zuführen – gerade in der Serienmessung ein Effizienzkriterium“, erläutert die Expertin. Hochgerechnet auf eine Acht-Stunden-Schicht komme damit unter Umständen mehr als eine halbe Stunde Zeitersparnis zusammen.

Tipp 4: Durchsatz mit minimalistischen Vorrichtungen steigern

Minimalistische Aufnahmevorrichtungen machen das Werkstück gut erreichbar für den Messtaster und erleichtern so auch die Erstellung der Messprogramme.

Auch über den Einsatz von Paletten hinaus empfiehlt Schwab, das Aufspannen der Werkstücke im eigenen Unternehmen unter die Lupe zu nehmen. Die Verwendung minimalistischer Aufspannvorrichtungen könne den Durchsatz bei der Messung erhöhen – und im Vorfeld Zeit für die Konstruktion der Vorrichtungen sowie für die Erstellung der Messprogramme einsparen.

Vorrichtungen in Rahmenbauweise seien bei aufwendigen Messungen gegenüber säulenbasierten von Vorteil, sagt die 29-Jährige. Denn bei dieser Bauweise wird das Werkstück auf einem Metallrahmen fixiert, der auf vier Säulen ruht, welche in einer Basisplatte verankert sind. Im Gegensatz dazu steht bei herkömmlichen Vorrichtungen in der Regel jedes einzelne Element zur Befestigung des Werkstücks auf einer eigenen Säule. Diese Säulen schränken allerdings die Zugänglichkeit des Werkstücks für den Messtaster ein. Dieses Säulendickicht muss beim Programmieren der Verfahrwege des Tasters berücksichtigt werden. Die Rahmenbauweise hingegen macht das Werkstück von allen Seiten gut erreichbar. Sie beschleunigt damit die Programmierung der Messprogramme und verkürzt die Messzeiten.

Ein weiterer Vorteil des Rahmensystems: Da das Grundprinzip für den Aufbau gleichbleibt, lassen sich für unterschiedliche Werkstückvarianten leicht ähnliche Vorrichtungen konstruieren. Zudem eröffnen die relativ einheitlichen Vorrichtungen dem Anwender die Chance, auch Tastersysteme und Messprogramme weitgehend zu standardisieren und sie damit schneller einzusetzen.

Tipp 5: Aufbau von Tastersystemen mit Einstellgerät beschleunigen

Mit dem Winkeleinstellgerät FixAssist richten Messtechniker die Taster beim Aufbau eines Tastersystems schnell und genau aus. Aufgrund der hohen Präzision sinkt die Gefahr von Kollisionen. Und es lassen sich einfach komplexere Tastersysteme aufbauen und so mehr Merkmale pro Messvorgang messen.

Um die Gefahr von teuren und zeitaufwendigen Kollisionen zwischen Messtaster und Werkstück zu minimieren, rät Schwab zu einem weiteren Hilfsmittel: einem Winkeleinstellgerät für Messtaster. Die Einstellgeräte FixAssist XXT und FixAssist VAST von ZEISS beispielsweise erleichtern Messtechnikern die schnelle und bis auf ein halbes Grad genaue Ausrichtung der Taster beim Aufbau eines Tastersystems. Damit vermeiden sie nicht nur Kollisionen, sie reduzieren auch die Standzeiten der Koordinatenmessgeräte, weil die Tastersysteme nicht mehr am Gerät selbst justiert werden müssen. Der Anwender kann zudem schneller komplexe Tastersysteme damit aufbauen, mit denen sich mehr Merkmale pro Messvorgang messen lassen – ein weiterer Schritt zu einer höheren Effizienz.

Nadine Schwab, Carl Zeiss 3D Automation GmbH, Regional Vertrieb Deutschland

Auch wenn sich mit dem einen oder anderen Tipp für sich genommen nur wenige Minuten einsparen lassen – alle fünf gemeinsam führen zu einem deutlichen Sprung in der Profitabilität, verspricht Schwab. Damit mache sich die Investition in eine qualitativ hochwertige Messausstattung, allen voran in die entsprechenden Messtaster, schnell bezahlt. Schwab: „Wer dagegen seinen Rennwagen mit billigen Holzrädern ausstattet, muss sich auch nicht wundern, wenn er verliert.“