Messtechnik sichert Fertigungsqualität.

Hersteller von Batterien müssen verstärkt auf eine hohe Prozesssicherheit setzen, um so den höchsten Qualitätsansprüchen ihrer Endkunden gerecht zu werden. Ob beim Einsatz im Messraum oder in der Fertigung: Mit der Messtechnik von Mahr stellen Batterie-Hersteller sicher, dass die entscheidenden Merkmale innerhalb der Toleranzen liegen und der Herstellungsprozess der Batterie den höchsten Qualitätsansprüchen genügt.

Der Markt für Batterien wächst stetig weiter. Jedes Jahr werden weltweit über 15 Milliarden Batterien und Akkus für Elektrogeräte von der Fernbedienung bis zum Milchaufschäumer verkauft. Der Markt wird wie in den vergangenen Jahren auch künftig weiter wachsen, da immer mehr Geräte wie Kameras oder Elektronik auf Batterien angewiesen sind. Durch die Messtechnik von Mahr wird ein stabiler und damit sicherer Herstellungsprozess gewährleistet, die Toleranzen werden optimal ausgenutzt und die Herstellkosten optimiert.

Kernpunkte bei der Batterieproduktion sind beispielsweise

• optimales Gewicht
• Oberflächenbeschaffenheit des Batteriegehäuses
• Eigenschaft der Sollbruchstelle sowie 
• eine abgestimmte Fertigung beim Tiefziehen, um ein Reißen zu vermeiden

Je maßhaltiger die Werkzeuge sind, desto konstanter ist der Herstellungsprozess. Mahr unterstützt die Hersteller auch bei der Werkzeugkontrolle sowie bei der Qualitätskontrolle ihrer Produkte.

Beispiele für Messaufgaben, die mit Mahr-Messtechnik gelöst werden können:

• Messung der Form- und Lagetoleranzen am Formwerkzeug
• Prüfung der Höhen in der Fertigung
• Messung der Blechbeschaffenheit am Batteriegebäude
• Konturenmessung an der Bördelung
• Messung der Bruchkante
• Messung der Kunststoffdichtung

Zur Lösung der Messaufgaben bietet Mahr den Batterie-Herstellern Messtechnik vom hochgenauen Längen- und Formmessgerät über mobilde Oberflächenmesstechnik bis hin zu Handmesstechnk.

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 Optische Messtechnik für Drehereien.

Drehereien steht der Sprung in eine neue Ära bevor: Optische Messtechnik für die Qualitätssicherung hält Einzug in die Produktion von Drehteilen. So steigert der optische, NC gesteuerte Wellenmessplatz „MarShaft Scope“ von Mahr die Güte der Werkstücke, beschleunigt die Überwachung von Fertigungstoleranzen und reduziert dadurch zugleich die Kosten in der Produktion. Lesen Sie hier einen Beitrag über moderne Qualitätssicherung in Drehereien. 

Drehereien stehen vor zwei Aufgaben: Ihren Kunden wollen sie Drehteile in gleich bleibend hoher Qualität liefern und zugleich versuchen sie intern die Kosten zu senken, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Dieser Spagat ist mit einer zeitaufwändigen manuellen Qualitätssicherung durch konventionelle 3D-Messmaschinen oder Konturgrafen nicht zu schaffen. Die Lösung ist moderne optische Messtechnik. Der Wellenmessplatz „MarShaft Scope“ mit Matrix-Kamera des Göttinger Messspezialisten Mahr reduziert die Messzeiten bei runden bzw. rundbearbeiteten Werkstücken radikal: Der Messvorgang für ein Drehteil verkürzt sich durch die optische Messtechnik auf weniger als eine Minute – inklusive Aufspannung im Messplatz, Laden des Messprogramms am Rechner und Abspeicherung des Messprotokolls! 

 Messen mit der Matrixkamera.

Einfaches Messen
Typische Messaufgaben der „MarShaft Scope“ sind Länge, Durchmesser, Winkel, Radius, Schnittpunkt, Rundlauf oder Planlauf. Dabei ist das Messen einfach und ohne Programmierkenntnisse möglich. In nur 4 Schritten sind die Messergebnisse ermittelt: 1. Aufspannen des Werkstückes, 2. ein Tastenknopf lässt das Werkstück automatisch einscannen und erfassen, 3. um beispielsweise die Länge zu ermitteln, werden zwei Punkte ausgewählt und die Taste „Abstand“ betätigt, 4. Messergebnisse können am Monitor abgelesen werden. Umfangreiche Messabläufe sind in kürzester Zeit erstellt.

Direkt in der Produktion
Die Messmaschine von Mahr kann mit der Steuerung von Bearbeitungsmaschinen verbunden werden. Sollten die Eingriffsgrenzen einmal erreicht sein, wird durch Übertragung von Korrekturdaten sofort der Drehautomat korrigiert und so teurer Ausschuss vermieden. Der optische Messplatz ist für raue Werkstattumgebung konzipiert: Er kann direkt in der Produktion stehen, ist unempfindlich gegenüber Schwingungen und verfügt über eine Temperatur-Kompensation, um schwankende Tempe-raturen auszugleichen. 

Vereint drei Messmaschinen
Der Messplatz „MarShaft Scope“ vereint gleich drei Messmaschinen in sich: eine Längenmessmaschine, ein Formmessplatz sowie einen Konturgrafen. So können auch Messaufgaben wie Gewinde, Einstichtiefe, Kettenmaß oder die Position von Querbohrungen zuverlässig ermittelt werden. Fertigungsbetriebe, die in diese optische Messtechnik investieren, ersparen sich weitere Messmaschinen. Dank dem sehr attraktiven Preis-/Leistungsverhältnis und den reduzierten Arbeitszeiten für die Qua-litätssicherung sowie dem reduzierten Ausschuss amortisiert sich der Messplatz in kurzer Zeit.

 Optische Messtechnik: MarShaft Scope.

 Messung eines Stanzteils mit dem MM 320.

Optische Messtechniken sind in der Fertigung immer öfter im Einsatz. Aus gutem Grund: Das berührungslose Messen geht schnell und ist äußerst präzise. Messmikroskope sind oft der Einstieg in die Welt optischer Messtechnik – bei kleinen Werkstätten genauso wie in der Industrie. Der Messspezialist Mahr bietet mit dem MarVision Messmikroskop MM 320 ein Produkt, dass die Nutzer bei hochgenauen, wiederholbaren Messungen von komplexen Werkstücken aller Materialien direkt in der Fertigung unterstützt. 

Die Qualitätskontrolle in der Fertigung ist im Umbruch - branchenübergreifend: Werkstücke sollen schneller, genauer und zugleich kostengünstiger gemessen werden. Hier setzt das zeitgemäße Konzept der Messmikroskope von Mahr an. Mit ihnen können beispielsweise schnell und fertigungsnah die Abstände von Bohrungen kontrolliert werden, es können Form, Winkel oder Radien von Werkstücken überprüft werden, kleinste Bauteile von Uhren berührungslos gemessen werden oder Leiterbahnen von Platinen betrachtet und vermessen werden. Messmikroskope sind in nahezu allen Branchen im Einsatz: im Maschinenbau oder der Elektrotechnik genauso wie in der Kunststoffindustrie oder Medizintechnik – ja sogar in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie oder in kriminaltechnischen Laboratorien. Doch auch Prüf- und Kalibrierlabore, Forschungseinrichtungen und Ausbildungsstätten setzen auf die Mahr-Messmikroskope, um präzise Messergebnisse zu einen interessanten Preis-Leistungsverhältnis zu erhalten. 

Neue Messdimensionen
Messmikroskope der neuen Generation unterscheiden sich von einem klassischen Mikroskop: Statt wie früher durch ein Okular zu blicken, sieht der Nutzer heute sein Werkstück auf dem Display des angeschlossenen Messrechners. Der große Vorteil eines Messmikroskops gegenüber einem Messschieber oder einen taktilen Messsystem: Es misst optisch. Das beschleunigt zum einen deutlich den Messvorgang und öffnet Türen in neue Messdimensionen. Denn optisches Messen berührt und verletzt das Messobjekt nicht. Auf dem Präzisionsmesstisch mit dem Messbereich 150 x 100 mm können beispielsweise auch elastische Kunststoffteile exakt überprüft werden, die mit einer berührenden Messtechnik nicht gemessen werden können. Neben der Qualitätssicherung von bis zu 15 kg schweren Bauteilen in der Fertigung, werden Messmikroskope auch zur Prüfung von Musterteilen und der Abnahme von Erstteilen vor dem Beginn und in der Serienproduktion eingesetzt. Daneben können auch die Mitarbeiter vom Wareneingang  mit diesem Messgerät die eintreffen-den Waren zuverlässig überwachen und beispielsweise bei einer Lieferung von Schrauben sofort einige Exemplare unter dem Messmikroskop begutachten. Bei Fehllieferungen können mit dem Mikroskop Fotos gemacht und zur Reklamation genutzt werden. In diese Fotos lassen sich die Merkmale des Werkstückes integrieren wie beispielsweise Durchmesser inklusive Position oder Winkel.

Genauigkeit 1,2 µm pro Pixel
Vom manuellen 2-Achsen System bis zum 3-Achsen-System mit automa-tischer Kantenerkennung bietet das MM 320 alle Möglichkeiten für indivi-duelle 2D-Messanforderungen. Die Genauigkeit vom MarVison Messmik-roskop MM 320 beträgt 3µm + Längenabhängigen Fehler. Das heißt kon-kret: Bei der maximalen 94-fachen Vergrößerung ist die Genauigkeit 1,5 µm pro Pixel. Die Messunsicherheit des Systems beträgt 1,2 µm pro Pi-xel.  Allerdings hängt die Exaktheit von der eingesetzten Optik ab. Das Gerät verfügt über eine Navitar 0,7x bis 4,5x Zoom-Optik, die 25 bis 94-fach vergrößert. Optional sind Festobjektive mit 30-, 40-, oder 60-facher Vergrößerung erhältlich. Damit das Werkstück oder das Bauteil sich nicht erwärmt und damit eventuell verformt, wird es mit einem 24-Volt LED-4-Segment beleuchtet – eine neue Qualität der Messsicherheit! Die vier LED-Segmente sind zusammen regelbar und einzeln zuzuschalten oder abzuwählen. Eine hochauflösende CCD-Kamera stellt eine sichere Kon-trasterkennung sicher.

Innovative Schnellverstellung
Um beim Messen mehr Tempo zu bekommen, hat Mahr bei seinen Messmikroskopen verschiedene neue Ideen umgesetzt. So ist es dank einer Laserdiode mit einem roten Lichtstrahl sehr leicht die richtige Messposition zu finden und einzustellen. Selbst eine Messplatte mit etwa hundert Löchern kann so exakt auf dem Messtisch zu platzieren. Exklusiv bietet Mahr bei seinen Messmikroskopen eine Schnellverstellung, so dass das lästige Kurbeln entfällt. Um keine Sekunde für unnötige Wege zu verlieren wird das Messmikroskop direkt in der rauen Produktionsumgebung eingesetzt. So kann das Messgerät beispielsweise direkt neben der Drehmaschine stehen, so dass der Bediener Werkstücke direkt aus der Produktion nehmen kann und sie mit nur 2 Handbewegungen am Messrechner zügig messen kann. Die Bedienung ist so intuitiv einfach, dass zukünftigen Bedienern das Messmikroskop in nur 5 Stunden erklärt ist. Dabei kann jeder Nutzer ganz individuell arbeiten und auch individuelle Programme schreiben.

Bewährter Messrechner QC 300
Das MarVision Messmikroskop MM 320 wird mit dem weltweit bewährten Messrechner QC 300 betrieben – ein ideales Werkzeug für einfache Messaufgaben wie auch für komplexe Anwendungen. Die intuitiv bedienbare Benutzeroberfläche des hochauflösenden Farbdisplays zeigt, dass einfache Bedienung und mächtiger Funktionsumfang sich wunderbar ergänzen. Der vor Staub und Spritzwasser geschütze Rechner kann selbst mit öligen Fingern über den Touchscreen bedient werden. Die Palette an Video-Messfunktionen reicht von einfachen Messungen über Fadenkreuz, Offset-Fadenkreuz für schwer zu erkennende Kanten, manuelle oder automatische Kantenerkennung und Mehrpunkt-Kantenerkennung. Ein Tastendruck auf „Programmaufnahme“ genügt und der Messrechner merkt sich alle Schritte von regelmäßigen oder umfangreichen Messauf-gaben. Dadurch wird das Messen von Serienteilen noch schneller und komfortabler. Zusätzliches Plus: Nach Aufnahme der Referenzkanten führt der QC-300 den Anwender sogar grafisch und interaktiv durch den Messablauf. So einfach ist Messen im 21. Jahrhundert!

 Messrechner QC 300 mit einem Livebild-Ausschnitt.

Großer Sensorfarbbildschirm
Alle gemessenen Teilmerkmale eines Werkstücks können mit dem Messrechner ganz einfach verknüpft werden, um Maßketten, Schnittpunkte und viele weitere geometrische Aussagen zu bilden. Der große Sensorfarbbildschirm stellt die gefundenen Werte übersichtlich als Zahlenwerte in einer Liste und in grafischer Ansicht dar. Nutzer, die bestimmte Messungen regelmäßig wiederholen, freuen sich über die Möglichkeit auch ohne Programmierkenntnisse Messabläufe einfach aufzunehmen. So können sie Teilserien noch komfortabler und zügig messen. 

Dokumentation der Messdaten
Das MarVison Messmikroskop MM 320 übernimmt in der Regel mehrere Aufgaben: Neben dem Messen, dokumentiert und verarbeitet es die Messdaten. Video-Bilder können jederzeit im jpg-Format abgespeichert werden. Messprotokolle, Messprogramme und Bilder können einfach per USB-Schnittstelle exportiert werden, können auf Wunsch am Rechner mit einem handelsüblichen Drucker ausgedruckt werden und stehen somit für Bericht und Email-Transfer zur Verfügung. Die Messdaten können später zur Optimierung der Qualitätssicherung statistisch ausgewertet und in bekannten Dateiformaten verarbeitet werden. Das Messmikroskop verfügt über ein rückführbares Kalibriernormal. So kann der Nutzer die Qualität seiner Produktion auf einem konstant hohen Niveau halten. 

Beispiel Kunststoffindustrie
Dank dem Zubehör ist das Messmikroskop äußerst flexibel: Prismen, Schraubstock oder drehbare Glasplatten für Winkelmessungen sorgen dafür, dass der Messrechner auf individuelle Messaufgaben angepasst werden kann. Ein Beispiel aus der Praxis: Ein Kunststoff-Produzent überprüft mit dem Mahr-Messmikroskop Winkel an rotatorischen Elastomer-Werkstücken in der Serienproduktion. Dank der neutralen Farbwiedergabe des LED-Rings sind die weißen Bauteile gut auf dem Display er-kennbar. Durch das berührungslose, optische Messen werden die Werkstücke nicht verformt und die Routinemessung dauert weniger als 1 Minute – und die Auswertung der Messergebnisse erfolgt automatisch. Die Mitarbeiter der Qualitätssicherung haben das Messmikroskop und den Messrechner auf einem fahrbaren Werkstattwagen installiert und nehmen so Einzeltests und Serienmessungen in der gesamten Produktion vor. 

Die Qualität von Hüftgelenkimplantaten ist ein ganz aktuelles Thema, das erst vor kurzem durch die Medien ging. Bei diesen Werkstücken ist die Qualitätssicherung anspruchsvoll. Mahr hat bei der Messung von Hüftgelenkimplantaten eine große Erfahrung und bietet modernste Messtechnik. Lesen Sie einen Beitrag über moderne Qualitätssicherung in der Medizintechnik.

Knie-Implantate werden in einer älter werdenden Gesellschaft immer gefragter. Denn jeder zweite Deutsche über dem 60. Lebensjahr leidet an Gelenkbeschwerden, 5 Mio. Deutsche leiden unter Arthrose. Hinzu kommt der wachsende Bedarf in den Schwellenländern, Sporterkrankungen und Zunahme von Revisionen (Der wiederholte Ersatz von Endoprothesen bedingt durch Abnutzung, Lockerung und anderer Probleme). Hüftoperationen werden als Standard bezeichnet. Dabei sind die Belastungen der Hüftimplantate enorm: Sie müssen jährlich ein bis zwei Millionen Gangzyklen aushalten, einem 3-4-fachen Körpergewicht beim Gehen und dem 10-fachen Körpergewicht beim Stürzen standhalten. Zudem muss eine hohe Bruchfestigkeit gegeben sein sowie wegen der Partikelkrankheit ein geringer Abrieb.

Die europäische Norm EN ISO 21534
Um hohe Qualitätsziele bei den Werkstücken zu erreichen, ist der Einsatz moderner Messgerätetechnologie unerlässlich. Nur mit ihr kann auch die europäische Norm EN ISO 21534 zuverlässig erfüllt werden, die Designprüfung und Konstruktionsmerkmale wie Materialkombinationen und Oberflächenbeschaffenheit beschreibt. Zur Produktoptimierung sichern sich deshalb Implantat-Produzenten erfolgreich mit hochgenauer Messtechnik vom international agierenden Applikationsspezialisten Mahr ab. Die Produktionsbetriebe vermeiden so teure und unnötige Reklamationen sowie Ausschuss konsequent von Anfang an. Die Qualitätssicherung von Hüftimplantaten wird durch die vielfältigen Messaufgaben an den komplexen Komponenten Kugelkopf, Kugelpfanne  Insert und Schaft, bestimmt

Messaufgabe Kugelkopf 
Bei der Formgenauigkeit des Kugelkopfes gibt es Rundheitsabweichungen von 10 µm zu beachten. Die Formmessung erfolgt fertigungsnah mit Mahr Formmessgeräten wie MarForm MMQ 200 oder MarForm MMQ 400. Mit ihnen ist auch eine Überprüfung der Kegelform in nur einer Auf-spannung möglich. Oberflächenqualitäten beeinflussen den Verschleiß und damit auch die Lebensdauer des Hüftgelenkes. Die Rautiefen liegen bei Ra 0,5 µm (partieller Gelenkersatz) bis Ra 0,05 µm (kompletter Ge-lenkersatz). Wichtig ist auch die Rautiefe im Kegelsitz der Kugel. Für diese Oberflächenkontrollen sind im Nanometerbereich messende Mahr-Messplätze wie MarSurf XR 20 (Standard für Rautiefe) und MarSurf LD 120 (Standardumfang für Kontur und Rautiefe) bewährt im Einsatz. Doch auch berührungslos lässt sich mit Mahr-Technologie die Rautiefe des Kugelkopfes messen. Das Weißlichtinterferometer MarSurf WS1 mit einer vertikalen Auflösung von 0,1 nm ermöglicht die Erfassung der Oberflächen-Topografie.

 Oberflächenmessung (Bild: Implantcast).

 Formmessung eines Kugelkopfes.

Messaufgabe Kugelpfanne
Die Kugelpfanne mit Insert ist auf Formgenauigkeit, Rautiefe und Geometrie zu kontrollieren. Es darf nur geringste Reibung mit dem Kugelkopf entstehen. Die Rundheit wird an bewährten Formmessplätzen wie MarForm MMQ 200 und MMQ 400 überprüft. Für die Rauheit ist der hochgenaue Mahr-Oberflächenmessplatz prädestiniert. Zur Messung der Innenkontur, Rundheit und Rautiefe eignen sich Standardmessmaschinen je nach Bedarf des Fertigungsbetriebs. Die Überprüfung der Geometrie erfolgt mittels Handmessmittel. 

 Konturmessung einer Kugelpfanne.

Messaufgabe Schaft
Die Sicherung des Kugelkopfes erfolgt auf dem Schaft durch den Presssitz des Kegelpaares. Die Qualitätssicherung erfolgt sekundenschnell am pneumatischen Messplatz, sowohl für den Außenkegel am Schaft, wie auch für den Innenkegel des Kugelkopfes. Dieses Messsystem ist für den Einsatz in der Fertigung bei gleichfalls hoher Genauigkeit konzipiert. Da die Messung berührungslos erfolgt sind Oberflächenbeschädigungen ausgeschlossen. Rautiefe, Welligkeit und Geradheit an der Kegelmanteloberfläche erfassen Mahr-Messplätze wie MarSurf M400 oder MarSurf XR 20.

 Pneumatische Außenmessung des Kegels am Schaft.