Koordinatenmesstechnik (KMG)

Koordinatenmesstechnik ist ein Messverfahren, bei dem auf der Oberfläche eines Bauteils Punkte in einem räumlichen Koordinatensystem erfasst werden, aus denen die Software Geometrieelemente (Ebenen, Zylinder, Kegel, Kugeln, Kreise) berechnet und Maße sowie Form- und Lagetoleranzen auswertet. Gemessen wird auf einem Koordinatenmessgerät (KMG, englisch coordinate measuring machine, CMM).

Am weitesten verbreitet ist das Portalmessgerät mit Granittisch, Luftlagern und präzisen Längenmesssystemen in drei Achsen. Für große Teile wie Karosserien gibt es Horizontalarm-Messgeräte oder große Gantry-Geräte. Die Punkte erfasst ein taktiler Tastkopf mit Rubinkugel: Ein schaltender Taster nimmt Einzelpunkte auf, ein scannender Taster fährt über die Oberfläche und sammelt Punkte kontinuierlich, sodass sich auch Formabweichungen wie Rundheit oder Ebenheit auswerten lassen. Die Geräte lassen sich zudem mit optischen Sensoren und Laserscannern ausstatten.

Gemessen wird nach einem Prüfprogramm, das aus CAD-Modell und Zeichnung erstellt wird. Das Teil wird nach den Bezügen ausgerichtet, das Gerät tastet die vorgeschriebenen Merkmale an, und die Software wertet sie gemäß Zeichnung aus, einschließlich der Form- und Lagetoleranzen nach DIN EN ISO 1101. Das Ergebnis ist ein Messprotokoll mit Nenn- und Istwerten sowie Abweichungen.

Die Genauigkeit des Geräts wird nach DIN EN ISO 10360 geprüft und als maximal zulässige Längenmessabweichung angegeben, meist als einige Mikrometer plus ein mit der Messlänge wachsender Anteil. Gemessen wird in einem klimatisierten Messraum, denn die Bezugstemperatur für geometrische Produktspezifikationen beträgt 20 °C (DIN EN ISO 1). Eine mobile Variante ist der Gelenkmessarm, der zum Bauteil oder zur Maschine gebracht wird. Er ist weniger genau, je nach Armlänge meist im Bereich einiger Hundertstelmillimeter, und trägt oft auch einen Laserscanner.

Koordinatenmesstechnik ist dort angebracht, wo Hundertstelmillimeter und weniger entscheiden: Lagersitze und Bolzenpassungen, Lochabstände und Bohrungspositionen, die Ebenheit von Auflageflächen, Koaxialität und weitere Form- und Lagetoleranzen aus der Zeichnung. Sie dient der Erstmusterprüfung, der regelmäßigen Prüfung von Serienteilen mit fertigem Messprogramm und der unabhängigen Messung bei Reklamationen.

Im Reverse Engineering wird das KMG mit dem 3D-Scannen kombiniert. Der Scanner erfasst die Formflächen, das KMG misst die Funktionsmaße genau, aus denen sich die Nennwerte ergeben. Im Vergleich zum Scan erfasst es weniger Punkte, diese aber etwa eine Größenordnung genauer.

Das Messergebnis ist nur so gut wie die Zeichnung. Fehlende oder mehrdeutige Bezüge zwingen den Messtechniker, die Ausrichtung selbst festzulegen, und zwei Dienstleister messen dann unterschiedliche Werte. Klären Sie vorab die Bezüge, die Auswertemethode der Geometrieelemente (Gauß-Element nach der Methode der kleinsten Quadrate, Hüllelement oder Pferchelement) und die Anzahl der Antastpunkte. Eine mit drei Punkten gemessene Bohrung sagt nichts über ihre Rundheit oder Zylinderform aus.

Die Teile müssen vor der Messung Raumtemperatur angenommen haben. Ein 100 mm langes Aluminiumteil dehnt sich bei einer Erwärmung um 5 °C um etwa 0,012 mm aus, was bei engen Toleranzen entscheidend ist. Dünnwandige und weiche Teile können sich durch die Aufspannung oder die Antastkraft verformen, und tiefe, schmale Bohrungen erfordern lange Taststifte.

Die Messunsicherheit muss deutlich kleiner sein als die zu prüfende Toleranz, in der Praxis mindestens um ein Mehrfaches. Geben Sie in der Anfrage an, welche Maße gemessen werden sollen, und verlangen Sie ein Protokoll mit Nennmaß, Toleranz, Istwert und Abweichung.