Soll-Ist-Vergleich

Der Soll-Ist-Vergleich (auch Abweichungsanalyse, englisch deviation analysis oder nominal/actual comparison) ist der Vergleich der tatsächlichen Form eines gefertigten Bauteils mit seiner Nenngeometrie, meist der Vergleich von 3D-Scandaten mit dem CAD-Modell. Das Ergebnis sind eine farbige Abweichungskarte der gesamten Oberfläche und Zahlenwerte für ausgewählte Maße und geometrische Toleranzen.

Der erste und entscheidende Schritt ist die Ausrichtung, also das Überlagern von Messdaten und CAD-Modell. Die Best-Fit-Ausrichtung sucht die Lage mit den kleinsten Gesamtabweichungen. Die Ausrichtung nach Bezügen bildet die Zeichnung oder die Aufspannung nach: Das Teil wird zum Beispiel an einer Auflageebene, einer Bohrungsachse und einer Seitenfläche ausgerichtet (3-2-1-Prinzip) oder an den Referenzpunkten der Karosserie (Referenzpunktsystem, RPS). Dieselben Daten können bei unterschiedlicher Ausrichtung sehr verschiedene Ergebnisse liefern.

Die Software berechnet anschließend für jeden Punkt den kürzesten vorzeichenbehafteten Abstand zur Nennfläche: Eine positive Abweichung bedeutet in der Regel zu viel Material, eine negative zu wenig. Die Farbskala wird nach der Toleranz eingestellt, sodass Bereiche innerhalb der Toleranz grün erscheinen, Bereiche mit Materialüberschuss meist gelb bis rot und Bereiche mit fehlendem Material blau. Ergänzt wird das durch Abweichungswerte an einzelnen Punkten, Schnitte mit eingetragenen Abweichungen und die Auswertung von Geometrieelementen: In die Daten werden Ebenen, Zylinder oder Kreise eingepasst und Durchmesser, Positionen, Ebenheit und weitere Form- und Lagetoleranzen ausgewertet.

Auch zwei Scans lassen sich miteinander vergleichen, etwa ein Bauteil vor und nach der Wärmebehandlung, einer Belastung oder dem Betrieb, sowie das fertige CAD-Modell aus dem Reverse Engineering mit dem Scan, aus dem es entstanden ist.

Der Soll-Ist-Vergleich kommt bei der Erstmusterprüfung eines neuen Werkzeugs oder Verfahrens zum Einsatz, bei der Abstimmung von Spritzgieß- und Gießwerkzeugen (wo und um wie viel Schwindung und Verzug korrigiert werden müssen), bei Guss- und Schmiedeteilen zur Kontrolle der Bearbeitungszugaben, bei Blechteilen zur Bewertung der Rückfederung und bei 3D-gedruckten Teilen zur Bewertung des Verzugs. Er hilft außerdem bei der Ursachensuche für Montageprobleme, bei Reklamationen und bei der Verschleißüberwachung.

Im Gegensatz zur punktweisen Messung liefert er einen Überblick über die gesamte Oberfläche. Enge Toleranzen an Funktionsmaßen, etwa Passungen und Bohrungspositionen im Hundertstelmillimeterbereich, misst ein Koordinatenmessgerät jedoch zuverlässiger, deshalb werden beide Methoden häufig kombiniert.

Die Best-Fit-Ausrichtung verteilt den Fehler über das ganze Teil: Ein verzogenes Teil liegt dann halb im Plus und halb im Minus, und ein systematischer Fehler bleibt verborgen. Verlangen Sie für die Beurteilung der Zeichnungskonformität eine Ausrichtung nach den Bezügen der Zeichnung und nutzen Sie Best-Fit dort, wo es um die reine Form geht.

Eine Farbkarte ohne Legende und bekannten Skalenbereich sagt nichts aus, denn mit einer passend gewählten Skala lässt sich dasselbe Teil als hervorragend oder als Ausschuss darstellen. Das Protokoll sollte den Stand des CAD-Modells, die Ausrichtungsmethode, Skalenbereich und Toleranzen, die Messbedingungen und die Zahlenwerte der kritischen Maße enthalten. Wo Daten fehlen (Bohrungen, abgeschattete Bereiche), zeigt die Karte nichts an.

Nachgiebige Teile wie Bleche und dünnwandige Kunststoffteile verformen sich im freien Zustand anders als im eingebauten. Vereinbaren Sie, ob frei oder in einer Messvorrichtung gemessen wird, und berücksichtigen Sie die Messunsicherheit des Scanners: Abweichungen im Hundertstelmillimeterbereich liegen an der Grenze dessen, was ein Scan zuverlässig auflöst.