Optische Vermessung der Flächenform einer Turboladerschaufel im Messplatz „MarShaft Scope“
(Foto Mahr)

Neu: Mahr bietet innovatives Messkonzept für die Turboladerwelle mit der „MarShaft Scope“ zur Messung der Flächenform an der Turboladerschaufel

Der Turbolader wird weltweit in PKWs immer wichtiger – um die Motorleistung zu steigern und auch den geforderten CO2-Ausstoß zu reduzieren. Jetzt hat Mahr ein neues Messkonzept zur Qualitätssicherung entwickelt, das über die bisherigen Messmethoden hinausgeht: Optische Messsensoren bieten eine hochgenaue und schnelle Überprüfung des Werkstückes sowie erstmalig die gesamte Messung der Flächenform.

In den kommenden Jahren muss aufgrund gesetzlicher und politischer Rahmenbedingungen der Ausstoß von CO2 deutlich reduziert werden. Dabei muss weltweit auch die Automobilindustrie ihren Beitrag leisten. Dieses kurzfristige Ziel ist nur zu erreichen, wenn die Verbrennungsmotoren und der Treibstoffverbrauch weiter optimiert werden und der CO2-Ausstoß dadurch verringert wird. Die Optimierung des Verbrennungsmotors erfolgt auf drei Wegen: durch Downsizing und die Integration von Turboladern, durch die Verbesserung der Einspritztechnologie sowie durch die Gewichtsreduzierung der Fahrzeuge. Angesichts dieser umweltpolitischen Rahmenbedingungen sind Turbolader bei den Automobilherstellern im Trend und ein internationaler Wachstumsmarkt – insbesondere auch in den rasant wachsenden PKW-Märkten in Asien. Der Turbolader bzw. Abgasturbolader dient der Leistungssteigerung von Kolbenmotoren und funktioniert so, dass ein Teil der an sich verlorenen Abgasenergie zum Antrieb einer Turbine genutzt wird. Der Turbolader besteht insbesondere aus einem Verdichter und einer Turbine, die durch eine gemeinsame Welle verbunden sind.

290.000 Umdrehungen/Minute

Diese Welle ist das Herzstück des Turboladers. Sie ist bei Drehzahlen bis zu 290.000 Umdrehungen pro Minute (bei Dieselmotoren deutlich weniger) einer extrem hohen Belastung ausgesetzt und muss deshalb hochpräzise gefertigt werden. Nur bei höchster Qualität wird der Verschleiß verhindert, die Leistungssteigerung des Motors optimal erhöht und so der Treibstoffverbrauch sowie der gewünschte CO2-Ausstoß tatsächlich deutlich reduziert.
Jetzt hat Mahr ein innovatives Messkonzept entwickelt, um die komplette Qualität der Welle im Turbolader zu sichern. Der Applikationsspezialist für Fertigungsmesstechnik setzt dabei seinen modernen Wellenmessplatz „MarShaft Scope“ ein. Das Messsystem arbeitet mit einer Matrixkamera (Livebild-Kamera) und damit berührungslos. Dadurch misst es schneller als herkömmliche 3D-Messmaschinen. Das Besondere an dem Mahr-Messkonzept ist, dass der Messplatz mit einer Matrixkamera arbeitet, die die Flächenform der Turboladerschaufel komplett messen kann.

Messaufgabe Turboladerschaufel

Kernstück der Qualitätssicherung bei Turboladerwellen ist die Überprüfung der Dimensionen der Turboladerschaufel. Hier gilt es einen definierten Abstand zwischen der drehenden Turbine und der inneren Gehäusewand einzuhalten. Die Toleranz bei der Fertigung der Turboladerschaufelgeometrie beträgt oftmals weniger als 100 µm. Der eigentliche Messvorgang im Messgerät „MarShaft Scope“ ist für den Nutzer einfach zu handhaben. Mahr bietet für die Messaufgabe eine eigene Software. Die Erstellung eines Messprogramms für ein neues Werkstück ist sehr komfortabel: Die Sollgeometrie (Turboladerschaufel) wird durch nur 6 Eingabeparameter (Zeichnungsmaße) generiert.
Nach dem Einspannen der Welle wird die vollautomatisierte und damit von Bedienerfehlern freie Messung gestartet. Das Messsystem erfasst innerhalb von nur 100 Sekunden die Flächenform komplett und prozesssicher mit mehreren Millionen Pixel und misst sie vollständig (komplette Schaufelgeometrie bzw. Flächenform) – im Gegensatz zum konventionellen Messverfahren wie z.B. mit einer Zeilenkamera, die stets nur Teilbereiche erfasst.
 

Messung in der Fertigung

Neben der Flächenform erfasst die „MarShaft Scope“ parallel weitere relevante Merkmale wie Durchmesser-, Längen- und optional Gewindemessung in dieser einen Aufspannung. Das Messverfahren für die Turboladerwelle ist für den Einsatz direkt in der Produktion, wo die Turboladerwellen entstehen, konzipiert. Immer kürzere Produktionszyklen und kleinere Losgrößen erfordern zeitnahe Korrekturwerte. Dies ist nur durch Messung in der Produktion möglich. Für die jeweilige Arbeitsfolge (Fertigungsschritt) sind Messprogramme abgespeichert, die über Touchscreen geladen und gestartet werden können.

Zum Einsatz direkt in der Produktion: „MarShaft Scope“ von Mahr
(Abbildung Mahr)