Maßprüfung von Spritzguss- und Stanzteilen im Automotive: Messraum und Koordinatenmessgerät entlasten

In vielen Automotive-Fertigungen sieht der Alltag der Maßprüfung ähnlich aus. Die Produktion läuft in zwei oder drei Schichten, oft auch am Wochenende, während im Messraum ein einziger Messtechniker mehrere hundert bis annähernd tausend verschiedene Bauteile betreut. Das Koordinatenmessgerät ist der Flaschenhals: Es ist genau, aber langsam, und es ist über eine Schicht hinaus kaum verfügbar. Wer eine Erstmusterprüfung, eine Wareneingangskontrolle oder eine serienbegleitende Messung braucht, wartet. Und weil der Automotive-Kunde eine Nachweispflicht vorgibt, reicht eine subjektive Sichtprüfung mit dem Messschieber ohnehin nicht mehr.

Dieser Beitrag richtet sich an Qualitäts- und Messraumverantwortliche in der Automobilzulieferung, die Kunststoff- und Metallbauteile schneller und dokumentiert vermessen müssen, ohne das Koordinatenmessgerät weiter zu überlasten. Er zeigt, wo ein digitaler Messprojektor das KMG sinnvoll ergänzt, wie sich auch Höhenmerkmale und schwierige Kanten erfassen lassen und wie Sie den Nutzen über Messzeit, Wareneingang und Erstmusterprüfung rechnen.

Wichtige Punkte im Überblick

Der Messraum wird zum Engpass: ein einziges Koordinatenmessgerät ist genau, aber langsam und selten über eine Schicht hinaus verfügbar.
Ein digitaler Messprojektor der Modellreihe IM-X erfasst alle sichtbaren Merkmale in einer Aufnahme und vermisst mehrere Kleinteile gleichzeitig, während die Software die Ausrichtung übernimmt.
Zwei Erweiterungen decken ab, was ein reines 2D-Bild nicht schafft: ein konfokaler Laser misst Höhen berührungslos in der Z-Achse, ein Messtaster mit geringer Antastkraft erfasst optisch schwierige Kanten und Innenmaße.
Die Prüfung verlagert sich zur Werkerselbstprüfung: der Bediener startet ein hinterlegtes Programm, erhält ein eindeutiges i.O./n.i.O.-Ergebnis und die Werte fließen automatisch ins CAQ.
Der Nutzen rechnet sich über eingesparte Messzeit je Teil, zurückgewonnene KMG-Kapazität und die dokumentierte Prüfung, die gegenüber dem Automotive-Kunden oft die eigentliche Rechtfertigung des Invests ist.

Warum der Messraum im Automotive zum Engpass wird

Der Engpass entsteht selten aus einem einzigen Grund. Meist kommen mehrere Faktoren zusammen.

Die Variantenvielfalt ist hoch. Ein Zulieferer mit vielen Spritzguss- oder Stanzteilen pflegt oft hunderte Messprogramme, und jedes neue Projekt bringt weitere hinzu.
Das Koordinatenmessgerät läuft nur im Messraum und meist nur in einer Schicht. Fällt der Messtechniker aus oder ist im Urlaub, steht die Prüfung.
Die Nachweispflicht wächst. Sobald ein Bauteil in den Automotive-Bereich geht, kommen dokumentierte Messwerte, Messmittelfähigkeit und regelmäßige Kalibrierung als feste Anforderung dazu.
Handmessmittel skalieren nicht. Messschieber, Bügelmessschraube und Lehre sind schnell zur Hand, aber bedienerabhängig, nicht protokollierbar und bei vielen Merkmalen pro Teil zeitaufwendig.

Das Ergebnis kennt fast jeder Betrieb: Teile stauen sich vor dem KMG, die Produktion wartet auf Freigaben, und einfache Maße werden nebenbei mit dem Messschieber erledigt, obwohl sie eigentlich dokumentiert werden müssten. Genau hier setzt ein digitaler Messprojektor an, denn er übernimmt die vielen schnellen, gut optisch erfassbaren Maße und gibt dem KMG die anspruchsvollen Aufgaben zurück.

Vom Messschieber und Profilprojektor zum digitalen Messprojektor

Ein digitaler Messprojektor wie die Modellreihe IM-X legt das Bauteil auf einen Messtisch, erfasst es im Durchlicht und Auflicht und vermisst alle sichtbaren Merkmale in einer Aufnahme. Der Unterschied zum bisherigen Vorgehen liegt weniger in einer einzelnen Messung als im Durchsatz und in der Wiederholbarkeit.

Statt jedes Maß einzeln anzutasten, werden Außenkontur, Durchmesser, Bohrungslagen und Winkel gemeinsam ausgewertet.
Mehrere Bauteile lassen sich gleichzeitig auf den Tisch legen und in Sekunden zusammen vermessen, was bei Kleinteilen aus dem Spritzguss den größten Zeitgewinn bringt.
Die Ausrichtung des Teils übernimmt die Software. Der Bediener muss das Bauteil nur grob auflegen, nicht exakt einmessen.

Damit deckt der digitale Messprojektor den Bereich zwischen langsamer taktiler Messung und ungenauer Handmessung ab. Der Profilprojektor und das manuelle optische Messmikroskop, die in vielen Betrieben noch stehen, werden dadurch überflüssig, weil sie langsamer sind und keine automatische Auswertung liefern.

Kunststoff, Metall, viele Merkmale: typische Prüfaufgaben

Die Bauteile in der Automobilzulieferung sind heterogen, die Prüfaufgabe wiederholt sich aber. In den ausgewerteten Anwendungen tauchen vor allem folgende Fälle auf:

Spritzgussteile aus Kunststoff, von kleinen Gehäusen bis zu Anbauteilen, mit Toleranzen häufig im Hundertstelbereich.
Metallstanzteile und kleine Zahnräder mit Durchmessern, Bohrungslagen und Konturen.
Sensorträger und kleine Baugruppen, bei denen neben der Lage auch Höhenunterschiede eine Rolle spielen.

Der gemeinsame Nenner ist die Zahl der Merkmale pro Teil. Ein Bauteil mit zwanzig oder dreißig zu prüfenden Maßen bindet an der taktilen Maschine viel Zeit. Auf dem digitalen Messprojektor entsteht die gleiche Prüfung als ein Programm, das der Bediener per Knopfdruck startet. Weiße, matte und glänzende Oberflächen sind dabei über die Wahl von Durchlicht und Auflicht beherrschbar, was gerade bei schwarz glänzenden Kunststoffteilen wichtig ist.

Höhenmerkmale und schwierige Kanten: Laser-Höhenmessung und Messtaster

Ein rein optisches 2D-Bild stößt an zwei Grenzen. Es misst keine Höhe, und es findet bei manchen Bauteilen die Kante nicht zuverlässig, etwa bei sehr kleinen Merkmalen oder stark reflektierenden Übergängen. In der Praxis zeigt sich das an Teilen, bei denen ein Pin, eine Stufe oder die Lage eines Chips in Z geprüft werden soll.

Für diese Fälle lässt sich der digitale Messprojektor um zwei Funktionen erweitern:

Ein optionaler konfokaler Laser erfasst berührungslos Höhen und Höhendifferenzen in der Z-Achse, etwa Stufenmaße oder die Ebenheit einer Fläche.
Ein Messtaster mit geringer Antastkraft greift dort, wo optisch keine saubere Kante entsteht oder wo Innenmaße und verdeckte Merkmale anzutasten sind.

So bleibt die Grundphilosophie, schnell und werkerbedienbar zu messen, erhalten, während gleichzeitig die Merkmale abgedeckt werden, die ein reines 2D-System nicht schafft. Wichtig ist, diese Anforderungen früh zu klären: Ein Höhenmaß von wenigen Hundertstel entscheidet darüber, ob die berührungslose Laser-Höhenmessung genügt oder ob ein Messtaster nötig ist.

Bediener statt Messtechniker: Werkerselbstprüfung über mehrere Schichten

Der eigentliche Hebel liegt nicht nur in der Messgeschwindigkeit, sondern darin, wer misst. Wenn die Produktion rund um die Uhr läuft, der Messraum aber nur tagsüber besetzt ist, entsteht am Wochenende und in der Nachtschicht eine Lücke. Fehlerhafte Teile fallen erst am Montag auf, und im schlechtesten Fall ist eine ganze Charge betroffen.

Ein digitaler Messprojektor verschiebt die Prüfung an die Linie und in die Hand des Bedieners:

Der Werker startet ein hinterlegtes Programm, ohne Messtechnik-Expertise.
Die Auswertung ist eindeutig, das System liefert Messwerte und ein i.O./n.i.O.-Ergebnis.
Die Ergebnisse fließen automatisch in das CAQ, sodass die Dokumentation lückenlos bleibt.

Damit lassen sich Teile auch dann prüfen, wenn der Messtechniker nicht da ist. Der Messraum wird von Routinemessungen entlastet und konzentriert sich auf die anspruchsvollen Fälle, für die das Koordinatenmessgerät gebaut ist.

Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit

Kaum ein Invest in der Automobilzulieferung läuft ohne Wirtschaftlichkeitsrechnung durch, und häufig entscheidet nicht die Technik, sondern das Budget. Die Argumente aus der Praxis lassen sich klar benennen.

Messzeit je Teil. Wo eine taktile Messung eines komplexen Teils viele Minuten dauert, verkürzt das gleichzeitige Vermessen mehrerer Teile die Prüfzeit deutlich. Über die Stückzahl gerechnet ist das der größte Posten.
Entlastung des Koordinatenmessgeräts. Jede Messung, die vom KMG auf den digitalen Messprojektor wandert, gibt Kapazität für die Aufgaben zurück, die nur das KMG kann.
Wareneingang und Erstmusterprüfung. Schnellere Freigaben verkürzen Durchlaufzeiten und senken das Risiko, fehlerhafte Teile weiterzuverarbeiten.
Vermiedene Reklamationen. Eine dokumentierte 100-Prozent-nahe Prüfung ist gegenüber dem Automotive-Kunden oft die eigentliche Rechtfertigung des Invests.

Für die Machbarkeit gilt der bewährte Ablauf: Merkmale und geforderte Toleranzen definieren, eigene Musterteile vermessen lassen, Grenzmuster prüfen und, wo der Kunde eine Messmittelfähigkeit fordert, die MSA am realen Merkmal nachweisen, bevor bestellt wird. Ein digitaler Messprojektor ist häufig die kostengünstigste Modernisierung, aber die Grenzen bei sehr kleinen Toleranzen oder schweren, großen Bauteilen sollten Sie vorab am Muster klären, statt sie im Betrieb zu entdecken.

Häufige Fragen

F Wann lohnt sich ein digitaler Messprojektor gegenüber dem Koordinatenmessgerät?

Ein digitaler Messprojektor lohnt sich, wenn viele Bauteile mit zahlreichen, gut optisch erfassbaren Maßen schnell und dokumentiert geprüft werden müssen. Es ersetzt das Koordinatenmessgerät nicht, sondern entlastet es, indem es die häufigen Routinemessungen übernimmt. Sehr kleine Toleranzen, komplexe 3D-Bezüge oder schwere Großbauteile bleiben Aufgabe des KMG oder mobiler Koordinatenmesstechnik.

F Kann ein digitaler Messprojektor auch Höhen und Stufen messen?

Ja. Über einen optionalen konfokalen Laser erfasst das System berührungslos Höhen, Höhendifferenzen und Ebenheiten in der Z-Achse. Für Merkmale, bei denen optisch keine saubere Kante entsteht oder Innenmaße angetastet werden müssen, lässt sich zusätzlich ein Messtaster mit geringer Antastkraft einsetzen. So werden auch Merkmale abgedeckt, die ein reines 2D-Bild nicht liefert.

F Ist die Messung mit einem digitalen Messprojektor MSA-fähig?

Die Messmittelfähigkeit wird über Wiederhol- und Vergleichsmessungen am realen Prüfmerkmal nachgewiesen, idealerweise mit Gut-, Schlecht- und Grenzmustern. Führen Sie diesen Nachweis im Rahmen des Machbarkeitstests vor der Vergabe durch, nicht erst bei der Abnahme. Für dokumentierte Werte und regelmäßige Kalibrierung ist das System ausgelegt.

F Können Bediener ohne Messtechnik-Kenntnisse das Gerät nutzen?

Ja, das ist einer der zentralen Vorteile. Der Bediener legt das Bauteil grob auf und startet ein hinterlegtes Programm, die Ausrichtung und Auswertung übernimmt die Software. So lassen sich Teile auch in Schichten prüfen, in denen der Messraum nicht besetzt ist, und die Ergebnisse fließen automatisch in das CAQ.

F Wie geht der digitale Messprojektor mit Kunststoff und glänzenden Oberflächen um?

Über die Kombination aus Durchlicht und Auflicht sind matte, weiße und glänzende Kunststoffoberflächen beherrschbar. Für stark reflektierende oder sehr kleine Kanten, an denen die optische Kantenerkennung an Grenzen stößt, empfiehlt sich der ergänzende Einsatz eines Messtasters. Klären Sie schwierige Oberflächen am besten vorab an Ihren eigenen Mustern.

F Wie rechne ich den ROI eines digitalen Messprojektors?

Rechnen Sie die eingesparte Messzeit je Teil über die Stückzahl, die zurückgewonnene KMG-Kapazität, schnellere Wareneingangs- und Erstmusterfreigaben sowie vermiedene Reklamationen gegen die Investition. In der Automobilzulieferung ist häufig die dokumentierte Prüfung gegenüber dem Kunden das ausschlaggebende Argument, das den Invest über ein reines Zeitersparnis-Kalkül hinaus trägt.

Weiterführende Artikel

Übergeordnete Themenseite: Messen, Kennzeichnen und Prüfen in der Automobilproduktion: Der Überblick für Qualitäts- und Fertigungsverantwortliche

Weiterer Artikel im Thema: 3D-Scan, CAD-Vergleich und Reverse Engineering von Guss- und Formteilen

Weiterer Artikel im Thema: Mobile Koordinatenmesstechnik für Großbauteile und Baugruppen: das KMG entlasten

Weiterer Artikel im Thema: Inline-Profil- und Pinprüfung an Fertigungs- und Montagelinien mit 3D-Laser

Weiterer Artikel im Thema: Kleberaupen-, Dicht- und Dickenmessung in der Fahrzeugfertigung mit 3D- und Konfokalsensoren