Höchste Präzision trotz komplexer Werkstücke

Geometrisch komplexe Werkstücke sind für die Messtechnik fast immer eine Herausforderung, denn Größe und Form erschweren die Erreichbarkeit der Messstellen. Doch gerade bei hochpräzisen Bauteilen ist eine Einhaltung der Toleranzen unabdingbar. Deshalb hat die Firma Pankl Aerospace Systems für die Qualitätssicherung ihrer Antriebswellen nach einer flexiblen Lösung gesucht.

Höchste Präzision ist für die hohen Sicherheitsstandards der Pankl Aerospace Systems Europe unerlässlich. Das Unternehmen mit Sitz in Österreich fertigt dynamische Antriebskomponenten für die Luftfahrtindustrie. Ein hochentwickeltes Qualitätsmanagementsystem stellt sicher, dass die produzierten Komponenten den Qualitäts- und Sicherheitskriterien der anspruchsvollen Branche standhalten. „Da unser Unternehmen auf spezielle und individuelle Lösungen spezialisiert ist, müssen wir hin und wieder auch bei der Qualitätssicherung neue Wege finden“, so Ing. Patrick Polleres, Leiter der Qualitätssicherung bei Pankl Aerospace. Ein Beispiel hierfür war der Auftrag für Antriebswellen im Triebwerksbereich, den Pankl Aerospace 2017 gewonnen hatte.

Herausforderung bei der Messung von Kontur und Rauheit komplexer Geometrien

Mit diesem neuen Auftrag musste das Unternehmen eine Möglichkeit finden, sehr große und schwere Teile zu messen, denn die zu entwickelten Antriebskomponenten sind 1.420 mm lang, haben einen Durchmesser von ca. 440 mm und sind mit 45 Kg entsprechend schwer. Deshalb ist es unmöglich, das Messstück für die Messung in die entsprechenden Richtungen zu bewegen. Doch wie testet man große, schwere und komplexe Teile, deren Messbereiche nur schwer zugänglich sind? „Normalerweise werden solche Teile wegen der höheren Erreichbarkeit mit Koordinatenmessmaschinen getestet. Aber in diesem Fall war auch eine Prüfung der Kontur und Rauheit notwendig, was damit nicht möglich ist. Deshalb haben wir nach Alternativen gesucht“, erinnert sich Polleres.

Geometrisch komplexe Teile stellen für die Messtechnik grundsätzlich eine Herausforderung dar. Sie verfügen über schwer zu messende Prüfmerkmale und erfordern eine weitgehende Flexibilität der Messtechnik. So erschwert auch bei den Antriebswellen ihre Größe und Form die Erreichbarkeit der Messstellen. Dazu kommt, dass Messstellen in Bohrungen prinzipiell schwer zugänglich sind. Bei der Messung schwer zugänglicher Stellen leidet deshalb oftmals die Genauigkeit. Für Patrick Polleres keine Option. „Der Qualitätsanspruch, den Pankl Aerospace bei seinen Antriebskomponenten hat, macht es unmöglich, bei der Qualitätskontrolle Kompromisse einzugehen.“ Er musste also einen Weg finden, die Kontur und Rauheit dieser Werkstücke ohne Einbußen an Genauigkeit zu messen. „Es war klar, dass es hierfür keine Out-of-the-Box-Lösung gibt“, davon war Polleres überzeugt.

Auf der Suche nach einer Lösung

Nach einer Marktrecherche entschied sich das Unternehmen für eine Lösung von ACCRETECH. „Wir arbeiteten schon seit vielen Jahren erfolgreich mit einem Konturmessgerät der Firma ACCRETECH, weshalb wir uns für diese komplexe Aufgabe auch an ACCRETECH gewendet haben“, erinnert sich Polleres. Die Herausforderung war, wie man die Messgeräte so individualisiert, dass sie auf dem bestehenden speziellen Messtisch eingesetzt werden und diese komplexen und schweren Antriebswellen messen können.

Gemeinsam mit ACCRETECH definierte Polleres die Anforderungen, die das Messgerät erfüllen muss, um alle notwendigen Bereiche messen zu können und höchste Präzision im Messergebnis zu erzielen. Klar war, dass das Messgerät die sehr großen Werkstücke komplett erreichen muss, denn ein Bewegen des Messstücks war allein wegen des hohen Gewichts nicht möglich. Aufgrund der Größe des Messobjekts und der zu messenden Bohrungen waren deshalb ein extralanger Tastarm und Stylus notwendig. Der Detektor sollte außerdem möglichst flexibel ausgerichtet werden können.

Gefordert waren zudem die Messung der X-Achse entlang der vollen Länge des Werkstücks sowie Konturmessungen in Durchgangsbohrungen und der Verzahnung in Y-Richtung an der Außenseite. Die gesamte Messeinheit sollte sich deshalb um 90° drehen können. Um die Kontur nach wie vor punktgenau messen zu können, musste der Vorschub kippbar sein.
Damit die Länge des Tastarms sowie die flexible Ausrichtung zu einem möglichst geringen Genauigkeitsverlust führt, musste das Messinstrument auch unter den besonderen Bedingungen stabile und hochgenaue Messergebnisse liefern.
Nachdem die Anforderungen genau definiert worden waren, wurde in der ACCRETECH Produktion in Japan die SURFCOM NEX 030 entsprechend umgebaut und erweitert.

Hohe Flexibilität bei größter Präzision

„Die individualisierte SURFCOM NEX 030 ist das Messgerät das zur Erfüllung unseres Auftrags erforderlich ist. Damit ist möglich, sowohl Kontur als auch Rauheit bei komplexen und großen Geometrien zu messen“, ist Polleres überzeugt.
Der 90 mm Abstandhalter (Spacer) zwischen Säule und Vorschubeinheit ermöglicht die Konturmessung der Mantellinie auch von großen Wellen. Die 360° z-Säulen Dreheinheit hat Anschläge bei 0°, 45° und 90°. Der Tastarm ist mit 680 mm und der Stylus mit 52 mm ausreichend lang. Die 1.500 x 1.000 mm Granitplatte beinhaltet ein Antivibrationssystem. Der patentierte Linearantrieb der SURFCOM NEX 030 sorgt zudem für hohe Mess- und Positioniergeschwindigkeiten und für genaue Ergebnisse.

Für die Zukunft gerüstet

„ACCRETECH war von Anfang an offen, mit uns eine Lösung zu finden“, so Polleres. „Die Definition der Anforderungen und die damit verbundene technische Umsetzung waren durchaus komplex. Aber durch die Flexibilität und technischen Möglichkeiten bei ACCRETECH hat die Umsetzung unserer Anforderungen bestens funktioniert. Mit der SURFCOM NEX 030 ist es uns möglich, zusammen mit einer Koordinatenmessmaschine die Antriebswellen zu 100 % zu vermessen und somit die Einhaltung aller Toleranzen sicher zu stellen.“
Zukünftig wird Pankl Aerospace mit der SURFCOM NEX 030 die Qualität von ungefähr 100 Teilen pro Jahr sichern.