Mobile Koordinatenmesstechnik für Großbauteile und Baugruppen: das KMG entlasten

Große Bauteile bringen die stationäre Messtechnik an ihre organisatorischen Grenzen. Ein Getriebegehäuse, ein Elektromotor mit mehreren hundert Millimetern Durchmesser, eine geschweißte Baugruppe oder eine ganze Karosseriezone lassen sich nicht ohne Weiteres in den Messraum tragen. Sie müssen bewegt, aufgespannt und in eine Warteschlange vor dem Koordinatenmessgerät eingereiht werden. Läuft die Serie, wird das KMG zum Engpass, und die Freigabe verzögert sich, während die Produktion weiterläuft.

Dieser Beitrag richtet sich an Qualitäts- und Fertigungsverantwortliche, die große Bearbeitungsteile und Baugruppen dokumentiert vermessen müssen, ohne das Koordinatenmessgerät weiter zu überlasten. Er zeigt, wie mobile Koordinatenmesstechnik die Messung an das Bauteil bringt, welche zwei Bauteilklassen dabei zwei unterschiedliche Systeme verlangen und wie sich CAD-Abgleich, GD&T und dokumentierte Werte auch außerhalb des Messraums erreichen lassen.

Wichtige Punkte im Überblick

Große und schwere Bauteile machen das stationäre Koordinatenmessgerät zum Engpass, weil Transport, Aufspannung und die Warteschlange vor dem Gerät viel Zeit binden.
Für Bearbeitungsteile bis etwa zwei Meter tastet ein handgeführtes 3D-Fertigungsmesssystem der Modellreihe XM Bohrungsdurchmesser, Abstände, Winkel und GD&T an.
Für großvolumige Baugruppen, geschweißte Strukturen und Karosseriezonen bis etwa 25 Meter ist das mobile 3D-Koordinatenmessgerät der Modellreihe WM-6000 ausgelegt, das den kleinen Messbereich nicht abdeckt und umgekehrt.
Die Messung wandert an das Bauteil und in die Hand des Werkers: ein hinterlegter Ablauf führt durch CAD-Abgleich und GD&T und erzeugt automatisch den Prüfbericht für die Nachweispflicht.
Über die Stückzahl tragen zwei Posten den Invest: die in dokumentierten Anwendungen genannten rund 20 Minuten eingesparte Messzeit je Bauteil und der Wegfall teurer Einzelvorrichtungen und Lehren.

Der Engpass Koordinatenmessgerät und die versteckten Kosten von Lehren

Das stationäre Koordinatenmessgerät ist genau, aber es ist ein knappes Gut. Es steht im klimatisierten Messraum, wird meist in einer Schicht betrieben und ist bei vielen Bauteilen schnell ausgelastet. Bei großen und schweren Teilen kommt der Aufwand für Transport und Aufspannung hinzu, sodass eine einzelne Messung viel Zeit bindet, bevor überhaupt der erste Punkt angetastet ist.

Wo das KMG nicht mithält, greifen Betriebe zu Behelfslösungen, die ihre eigenen Kosten mitbringen:

Feste Lehren decken jeweils nur ein Bauteil ab, binden Kapital und müssen bei jeder Konstruktionsänderung neu gefertigt werden. Eine Prüfung mit vielen Einzellehren kann sich über Tage ziehen.
Externe Messdienstleister verursachen laufende Kosten und verlängern die Durchlaufzeit, weil das Bauteil das Haus verlässt.
Messarme und Streifenlichtsysteme sind eine Möglichkeit; bei der Auswahl zählen hier Bedienbarkeit durch den Werker und das Lizenzmodell der Software.

Der rote Faden dieser Lösungen ist, dass sie entweder langsam, teuer oder schwer bedienbar sind. Mobile Koordinatenmesstechnik setzt an genau diesem Punkt an, indem sie die Messung an das Bauteil verlegt und dem Werker in die Hand gibt.

Zwei Bauteilklassen, zwei Systeme

Ein zentraler Punkt vorab, weil er in der Praxis häufig durcheinandergeht: Für mobile Messung gibt es nicht ein System für alles, sondern zwei klar getrennte Klassen. Wer sie verwechselt, kauft entweder zu klein oder zu groß.

Die Modellreihe XM ist ein handgeführtes 3D-Fertigungsmesssystem für Bearbeitungsteile. Der Bediener tastet mit einer Handsonde Merkmale an, die Position der Sonde wird optisch verfolgt, und das System berechnet daraus Maße, Bezüge und Toleranzen. Der Einsatzbereich liegt bei Dreh- und Frästeilen sowie Bearbeitungsteilen bis in die Größenordnung von etwa zwei Metern. Für Bohrungsdurchmesser, Abstände, Winkel und GD&T an bearbeiteten Teilen ist das die passende Klasse.

Die Modellreihe WM-6000 ist ein mobiles 3D-Koordinatenmessgerät für großvolumige Messungen. Ihr Arbeitsbereich reicht bis in die Größenordnung von etwa 25 Metern und ist damit auf ganz andere Objekte ausgelegt: große Baugruppen, geschweißte Strukturen, Karosseriezonen und Innenraumteile. Sie ersetzt nicht die Modellreihe XM für kleine Bearbeitungsteile, und die Modellreihe XM deckt umgekehrt nicht den großen Volumenbereich der Modellreihe WM-6000 ab.

Die Auswahl folgt damit vor allem der Bauteilgröße und dem Charakter der Aufgabe. Kompakte bearbeitete Teile mit engen Formmerkmalen sprechen für die Modellreihe XM, ausgedehnte Baugruppen und Karosserien für die Modellreihe WM-6000. Eine Regel aus der Projektpraxis: Zuerst den Messbereich klären, dann über Merkmale und Genauigkeit sprechen.

Fertigungsbegleitend und im Wareneingang messen

Der größte organisatorische Gewinn der mobilen Messung liegt darin, wo und von wem gemessen wird. Statt das Bauteil in den Messraum zu bringen, kommt die Messtechnik an die Anlage oder in den Wareneingang.

Für den Betrieb bedeutet das mehrere Verschiebungen auf einmal. Die serienbegleitende Messung findet direkt an der Fertigung statt, sodass eine Abweichung erkannt wird, solange der Prozess noch nachjustierbar ist. Die Prüfung wird zur Werkerselbstprüfung, bei der ein hinterlegter Ablauf den Bediener durch die Messung führt und automatisch einen Messbericht erzeugt. Große und schwere Bauteile im Wareneingang lassen sich prüfen, ohne einen Termin am ausgelasteten KMG zu blockieren.

In den dokumentierten Anwendungen wird als Nutzen häufig die eingesparte Zeit je Bauteil genannt, in vielen Fällen rund 20 Minuten gegenüber dem bisherigen Vorgehen mit Handmessmitteln oder Lehren. Über die Stückzahl gerechnet ist das der Hebel, der den Invest trägt.

CAD-Abgleich, GD&T und STEP-Export mobil am Bauteil

Mobile Messung heißt nicht, auf die Auswertungstiefe des Messraums zu verzichten. Der Soll/Ist-Vergleich gegen das CAD-Modell erfolgt direkt vor Ort. Das Bauteil wird über definierte Bezüge oder eine Best-Fit-Ausrichtung auf das Sollmodell gelegt, und die Abweichungen werden angezeigt, während die Person am Bauteil steht.

Form- und Lagetoleranzen lassen sich dabei mobil erfassen und protokollieren, von der Ebenheit einer Fläche über die Position von Bohrbildern bis zur Parallelität zweier Bezüge. Der automatisch erzeugte Prüfbericht stützt die Nachweisführung gegenüber dem Automotive-Kunden. Für den Export gilt dieselbe Differenzierung wie bei der optischen 3D-Messung: Regelgeometrien lassen sich als STEP-Daten ausgeben, während echte Freiformflächen gesondert bewertet werden sollten. Diese Grenze vorab zu klären, gehört zu einer sauberen Spezifikation.

Sonderfall Maschinen- und Karosserieausrichtung

Neben der reinen Bauteilprüfung gibt es einen Anwendungsfall, der die mobile Messtechnik besonders sichtbar macht: die Ausrichtung großer Objekte außerhalb des Messraums. Bei der Inbetriebnahme einer Anlage werden bislang oft Messuhr und Wasserwaage eingesetzt, was langsam und stark von der Erfahrung des Einrichters abhängt.

Mit mobiler Messtechnik lassen sich Lage, Ebenheit und Parallelität großer Baugruppen und Maschinen direkt bestimmen. Das verkürzt die Ausrichtung, reduziert Stillstand und senkt das Risiko, dass eine fehlerhafte Ausrichtung erst im späteren Betrieb als Ausschuss auffällt. An der Karosserie lassen sich auf dieselbe Weise Anschraubpunkte, Sitzbefestigungen und Bezugssysteme vermessen, für die in der Modellreihe WM-6000 der große Arbeitsbereich zur Verfügung steht.

ROI-Betrachtung: Messzeit, Vorrichtungen und Grenzen

Am Ende steht die Wirtschaftlichkeit, und in der Automobilzulieferung entscheidet sie meist über die Vergabe. Drei Posten prägen die Rechnung.

Der erste ist die Messzeit je Bauteil. Wo eine Prüfung mit Handmessmitteln oder das Anfahren eines KMG-Termins viel Zeit kostet, misst der Werker das Teil an der Linie in einem Bruchteil davon, und die eingesparte Zeit summiert sich über die Serie. Der zweite Posten ist der Wegfall teurer Einzelvorrichtungen und Lehren, die nur ein Bauteil abdecken und bei jeder Änderung neu beschafft werden müssen. Das ist ein harter Kostenblock, den ein flexibles mobiles System auflöst.

Wie bei jedem Invest in der Zulieferung empfiehlt es sich, die Machbarkeit vorab am eigenen Bauteil zu belegen. Wichtig bleibt die ehrliche Abgrenzung: Aufgaben, die eine Genauigkeit im einstelligen Mikrometerbereich verlangen, gehören weiterhin auf das stationäre Koordinatenmessgerät, während die mobile Messtechnik die vielen Aufgaben im Zehntelbereich übernimmt und das KMG damit entlastet.

Häufige Fragen

F Wann lohnt sich mobile Koordinatenmesstechnik gegenüber dem stationären KMG?

Sie lohnt sich, wenn große oder schwere Bauteile nicht mehr sinnvoll in den Messraum gebracht werden können und das Koordinatenmessgerät zum Engpass wird. Die mobile Messung findet am Bauteil statt, entlastet das KMG von Routineaufgaben und dokumentiert die Werte. Für Aufgaben im einstelligen Mikrometerbereich bleibt das stationäre KMG die Referenz.

F Was ist der Unterschied zwischen der Modellreihe XM und der Modellreihe WM-6000?

Die Modellreihe XM ist ein handgeführtes 3D-Fertigungsmesssystem für Bearbeitungsteile bis in die Größenordnung von etwa zwei Metern. Die Modellreihe WM-6000 ist auf großvolumige Messungen bis etwa 25 Meter ausgelegt und misst große Baugruppen, geschweißte Strukturen und Karosseriezonen. Die beiden decken unterschiedliche Größenbereiche ab und ersetzen sich nicht gegenseitig.

F Kann ein Werker ohne Messtechnik-Ausbildung mit dem System messen?

Ja. Ein hinterlegter Ablauf führt den Bediener durch die Messung, und der Prüfbericht wird automatisch erzeugt. Damit lassen sich Bauteile serienbegleitend und im Wareneingang prüfen, ohne dass jedes Mal der Messraum eingebunden werden muss. Das ist einer der zentralen Gründe für den Umstieg.

F Lassen sich CAD-Abgleich und GD&T auch mobil durchführen?

Ja. Das Bauteil wird über Bezüge oder Best-Fit auf das CAD-Modell ausgerichtet, und Form- und Lagetoleranzen werden vor Ort erfasst und protokolliert. Regelgeometrien lassen sich als STEP-Daten ausgeben. Bei echten Freiformflächen sollte die Rückführung ins Modell im Einzelfall bewertet werden.

F Wie viel Zeit spart die mobile Messung pro Bauteil?

In den dokumentierten Anwendungen wird häufig eine Ersparnis von rund 20 Minuten je Bauteil gegenüber Handmessmitteln oder Lehren genannt. Über die Stückzahl gerechnet ist das zusammen mit dem Wegfall teurer Einzelvorrichtungen der wesentliche Hebel für die Wirtschaftlichkeit.

F Können auch Maschinen und Karosserien ausgerichtet werden?

Ja. Mit mobiler Messtechnik lassen sich Lage, Ebenheit und Parallelität großer Objekte bestimmen, was die Ausrichtung bei der Inbetriebnahme gegenüber Messuhr und Wasserwaage beschleunigt. An der Karosserie lassen sich Anschraubpunkte und Bezugssysteme vermessen, wofür die Modellreihe WM-6000 den großen Arbeitsbereich bereitstellt.

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