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Geometrische Bemaßung und Toleranz (GD&T) ist eine symbolische Sprache, die sich immer mehr als nützlich erweist bei der Beschreibung der geometrischen Eigenschaften und Toleranzen von Teilen und Baugruppen. Das Verfahren stellt Konstrukteuren, Herstellern und Prüfern ein standardisiertes System zur Verfügung, über das die benötigten Informationen in den Prozess einfließen können und beugt dem Einschleusen von Fehlern vor.
INHALTSVERZEICHNIS
Bedeutung von GD&T
GD&T stellt eine klare Kommunikation sicher, indem es eine technische Terminologie für geometrische Parameter wie Ebenheit, Konzentrizität, Zylinderform, Rundheit, Formprofil und wahre Position bietet, unabhängig vom Standort und der dort üblichen Sprache.
Diese Sprache, codiert in Symbolen und Standards, legt spezifische Regeln fest, mit denen geometrische Toleranzen, Bezüge und Beziehungen zwischen Merkmalen definiert werden, so dass das einmal hergestellte Objekt wirklich den gewünschten Spezifikationen entspricht.
Darüber hinaus wird gewährleistet, dass die verschiedenen Bestandteile des Produkts in Form und Position zueinander korrekt liegen und keine Funktionen beispielsweise durch unerwünschte Asymmetrie oder Fehlanpassung behindert sind. Auf diese Weise wird ein unverzichtbares Qualitätskriterium erfüllt.
Die einzelnen Terme in GD&T
Die geometrische Bemaßung in GD&T verlangt, dass die geometrischen Parameter eines Teils eindeutig festliegen und kontrolliert werden, und illustriert somit die Elemente (Ebene, Kreis, Linie usw,) einer bestimmten Zone eines bestimmten Teils.
Toleranzfestlegung in GD&T definiert Grenzen, innerhalb derer die Abmessungen und sonstigen Eigenschaften eines Teils variieren dürfen. Auch dies dient dazu, die korrekte Funktion des Teils sicherzustellen.
Funktionsweise von GD&T: Schrittweise Erläuterung
Mit Hilfe der Symbole und Standards von GD&T werden Form, Größe und Toleranzen eines Teils eindeutig definiert und erzeugen somit den Bauplan. Früher wurde dies noch in zweidimensionalen Zeichnungen angefertigt; moderne GD&T – Software hingegen kann die Informationen direkt in 3D CAD – Modelle integrieren.
Für jedes Merkmal wird ein Kontrollframe erzeugt, der alle Informationen wie Symbole, Toleranzen und Vorgaben wie Ebenen, Zylinder und Kreise enthält, was einen konsistenten Bezug für die Bemaßung sicherstellt.
Am Ende der Fertigung ist die Übereinstimmung mit den GD&T Spezifikationen nachzuweisen. Dies erfolgt durch eine geeignete Qualitätssicherungsausrüstung, wie z.B. Messarme, Koordinatenmessmaschinen, 3D – Scanner oder sonstige Messinstrumente.
Die Messdaten werden unter Einbeziehung der Toleranzen mit dem CAD – Modell abgeglichen, um Abweichungen aufzufinden. Alle Prüfdaten einschließlich 3D – Scans und Berichten werden zwecks Rückverfolgbarkeit dokumentiert, was nicht nur für aktuelle Probleme von Belang ist, sondern auch Aufschluss über den Prozess als solchen sowie mögliche Trends gibt. Nachregelungsbedarf kann auf diese Weise frühzeitig erkannt werden.
GD&T Symbole und Merkmale
Beispiel für GD&T: Ebenheit
Nehmen wir an, es geht um eine Metallplatte mit Ebenheitstoleranz 1,00 mm. Wenn die Ebenheit auf einer Zeichnung mit Hilfe von GD&T vereinbart ist, kann dies wie folgt dargestellt werden:
Ebenheit: 1,00 mm
Dieser Wert kennzeichnet die höchstzulässige Abweichung von der idealen Ebene. Wird die Grenze verletzt, gilt das Teil als n.i.O.
Weitere Vorteile von GD&T
Der technologische Fortschritt in Konstruktion und Design führt zu immer komplizierteren Strukturen. Zu ihrer Beschreibung werden in der Praxis präzise und vertrauenswürdige Kommunikationsmöglichkeiten benötigt. Hier erweist sich GD&T als zeit- und kostensparendes Verfahren, das die Produktivität erhöht.
Die Herstellung komplexer Teile setzen schon zum Beginn des Entwurfs erhöhte Ansprüche fest. Je komplizierter ein Teil gebaut ist, umso mehr schrumpfen die möglichen Toleranzen. Dies muss bei den Spezifikationen bedacht werden, um Ausschussproduktion vorzubeugen. Fertigungskontrolle ohne hinreichende Ausstattung (Messarme, Koordinatenmessmaschinen, 3D – Scanner usw.) ist nicht mehr möglich.
GD&T – Standards
Nicht nur im Hinblick auf die Ausstattung, auch in Bezug auf das Personal müssen bei GD&T – Inspektionen Vorbereitungen getroffen werden. Das gilt nicht nur für das Prüfpersonal selbst, sondern auch für die Konstrukteure, die im Verfahren geschult und eingeübt sein müssen.
Zwei wesentliche Standardsets liegen vor, anhand derer GD&T definiert wird. Die Geometrischen Produkt – Spezifikationen, auch ISO GPS Standards genannt, bilden eine Sammlung von Normen, die von der International Organization for Standardization (ISO) herausgegeben wird. Die American Society of Mechanical Engineers (ASME) gibt ebenfalls eine Norm heraus, den ASME Y14.5 Standard, der üblicherweise in den USA angewendet wird.
3D – Messausstattung von Kreon – bestens vorbereitet auf Qualitätsprüfung mit GD&T
Unerreichte Genauigkeit im handlichen Design
Das handliche Design der bequem tragbaren Messarme von Kreon bietet einzigartige Flexibilität. Ob in der Fertigung, im Prüflabor oder sogar im Außeneinsatz lässt sich mit dieser Ausstattung eine hervorragende Messgenauigkeit erzielen. Die Onyx – Arme bilden die denkbar einfachste Möglichkeit zur Prüfung auf Einhaltung von Toleranzen, die durch GD&T vorgegeben sind, so dass gesichert ist, dass die Bauteile den geforderten Toleranzen entsprechen.
Integrierte Scannerlösungen zur Erhöhung der Produktivität
Die Skyline 3D Scanner von Kreon, gekoppelt an Messarme, scannen jedes noch so kompliziert geformte Teil ab, unabhängig von Material und Größe.
Sie haben sich bereits bestens bewährt in zahlreichen Anwendungsfällen in Automobilbau und Luftfahrt. Je nach Modell arbeiten sie mit Laserbreite bis 200 mm, Aufzeichnungsrate von 600.000 Pkte./Sek. und Auflösung bis herab auf 9 μm – wichtig zum Aufdecken selbst kleinster Abweichungen.
Integration in Koordinatenmessmaschinen zur Automation
Das aktuelle Topmodell, der 3D Scanner Zephyr III liefert eine Auflösung von 5 µm, was sorgfältigste Überwachung mit einer Scanrate von 600.000 Pkte./Sek. gestattet. Die hohe Erfassungsfrequenz wird mit einer Laserlinie der Breite 300 mm erreicht, ideal für die aktuellen hohen Anforderungen an die Produktivität in der Industrie.
Entwickelt wurde der Zephyr III 3D Scanner auf der Grundlage von 30 Jahren Erfahrung im 3D Scan; er ermöglicht vollständig vertrauenswürdige GD&T Auswertungen mit Farbzuordnung.
Eine Möglichkeit der automatisierten Verwendung besteht in der Integration in Koordinatenmessmaschinen, wo sie zur Kontrolle des gesamten Teils in variabler Orientierung Scans vornehmen können und hierbei die Prüfzeit soweit wie möglich verkürzen. Dies erhöht die Effizienz der Qualitätsprüfung bedeutend.
Auf diese Plattform ist der Zephyr III Scanner jedoch nicht beschränkt. Auch in Robotern, tragbaren Koordinatenmessmaschinen und CNC – Maschinen kommt er zum Einsatz.
Patentierter Taster unter dem Scanner
Unter dem Scanner kann ein patentierter taktiler Sensor angebracht werden, so dass nahtlos beide Messverfahren im selben Messbereich eingesetzt werden können, ohne zwischendurch Montagearbeiten vornehmen zu müssen. Auch dies beschleunigt den Prüfdurchgang in den entsprechenden Fällen. Sinnvoll ist dies, wenn die Bemaßung taktil und die Aufdeckung von Oberflächenfehlern am ganzen Teil per Scan nachzuprüfen ist.
Ob Automobilbau oder Luftfahrt, ist eine Ausrüstung von Kreon stets eine wertvolle Hilfe bei der Herstellung normgerechter und qualitativ hochwertiger Teile in einem anspruchsvollen Umfeld.
Zenith: Die Software zur kombinierten Prüfung mit taktilen und 3D Scanverfahren
Zenith kann beides: Sowohl für die taktile Kontrolle als auch für den 3D – Scan liefert das Paket Mess- und Auswertesoftware. Es zeichnet eine schnelle Punktwolke auf und kann gleichzeitig einen CAD – Vergleich durch Extraktion aus CAD und Farbzuordnung durchführen.
Das GD&T – System ist enthalten, so dass auch hochkomplizierte Teile problemlos zu vermessen sind. Dies betrifft die Bewertung von Formtoleranzen (Ebenheit, Einhaltung von Rundheit und Zylinderform) als auch Toleranzen zur Orientierung (Rechtwinkligkeit, Parallelität, Winkeltreue), und Position (Koaxialität, Konzentrizität). Ausschnittfunktionen ermöglichen dem Nutzer, Teilabschnitte von nominalen und gemessenen Objekten zu vereinbaren und dort Abstände und Winkel zu kontrollieren – ein Sicherheitsmerkmal für besonders gründliche GD&T Prüfungen.
All dies zeigt, dass Kreon in seinem Lieferprogramm einen umfassenden Satz an Hardware und Software gebündelt hat, mit dem bei anspruchsvollen Herstellern in eng getakteten Durchgängen hochwertige GD&T Prüfung und Qualitätssicherung stattfinden kann.