Das Magazin von Carl Zeiss Spezialausgabe. Innovation SPEZIAL. Visible Productivity. Messtechnik. Die Software für Alle. We make it visible.

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1 Innovation Das Magazin von Carl Zeiss Spezialausgabe 7 Visible Productivity SPEZIAL Messtechnik Die Software für Alle We make it visible.

2 Vorwort Visible Productivity Carl Zeiss setzt Schwerpunkt auf Software für Alle Dr. Rainer Ohnheiser Dr. Rainer Ohnheiser, Geschäftsführer Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH Auf der diesjährigen Control 2005 setzen wir einen Schwerpunkt auf Software für Alle. Nicht nur die Funktionalität, sondern auch die Anwendungsorientierung und Benutzerfreundlichkeit haben die Software Calypso zum Marktführer in der Qualitätssicherung für zerspanende Fertigungsprozesse gemacht. Mit HOLOS setzen wir den Standard im Messen von Freiformflächen. Aufgrund der Marktposition von Calypso und HOLOS wünschen sich immer mehr unserer Kunden, diese Softwaresysteme auch für Messgeräte anderer Hersteller einsetzen zu können. Auf dem Stand des ia.cmm (International Association of CMM-Manufacturers) sehen Sie, wie unsere Software Calypso Maschinen anderer Hersteller steuert und auswertet, aber auch, wie eine Messmaschine unseres Hauses mit anderen Software-Paketen läuft. Über die offene DME-Schnittstelle hinaus bieten wir auch Direktanschlüsse von Messsystemen anderer Hersteller an, damit Sie die Anwendungsvorteile der ZEISS Software auch breit in Ihrem Betrieb nutzen können. Visible productivity: Nur durch überragende Produktivität kann die Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden erhöht werden. In etlichen Benchmarks konnte Calypso als das System überzeugen, mit dem am schnellsten Messprogramme erstellt und modifiziert werden können. Basis dafür sind die objektorientierte Messprogrammerstellung und die umfangreichen Möglichkeiten der CAD-Programmierung oder des Offlline-Moduls Calypso planner. Geschwindigkeit, Genauigkeit sowie Zuverlässigkeit der Mess-Ergebnisse sind Basis für die Qualität Ihrer Prozesssteuerung. Die ZEISS Navigator-Technologie bringt Messzeitreduzierungen an realen Teilen von bis zu 50 Prozent. Die meisten Automobilhersteller und Werkzeugmaschinenanbieter setzen heute die Navigator-Technologie für den Nachweis der Lehrenfähigkeit und bei GR&R Tests ein. Wie sagte uns hier ein Kunde bei der Abnahme: Navigator ist genial. Sichtbarmachung der Produktivität kann aber auch durch unsere kompetenten Dienstleistungen und der damit verbundenen Reduzierung Ihrer Lifecycle Costs erfolgen. Was nutzen die besten Systeme, wenn sie nicht optimal eingesetzt oder bedient werden? Wenn in Spitzenzeiten nicht genügend Maschinen zur Verfügung stehen? Wenn Sie vor neue Messaufgaben gestellt werden und Ihr Personal qualifizieren müssen? Auch für diese Fälle bieten wir Visible Productivity. Beispielhaft sei hier nur der in unserer Branche einmalige Teleservice genannt. Aber auch unsere dezentralen Schulungsund Supportzentren in mehreren Städten Deutschlands, die Ihnen kompetente Unterstützung bieten. Diese Strategie der Kundennähe und Kompetenz bauen wir auch international kontinuierlich aus, wie beispielsweise die vor kurzem in Shanghai in Betrieb genommene Montage von Messmaschinen zeigt. Mit unserem globalen Logistik- und Produktionsnetzwerk Oberkochen, Minneapolis, Shanghai sind wir zukunftsorientiert aufgestellt. Das IMT-Systemhaus trägt sichtbar dazu bei, Ihre Produktivität zu steigern. Deshalb entwickeln und produzieren wir alle wesentlichen Komponenten eines Messgerätes wie Luftlager, Maßstäbe, Sensoren, Steuerungen und Software aufeinander abgestimmt in unserem Haus. Mit unseren Systemingenieuren realisieren wir auch gerne die Integration der Messmaschinen in Ihren Material- und Informationsfluss. Unser Streben, Trendsetter in der Qualitätssicherung zu bleiben, haben wir nicht zuletzt von unserem Pionier und Gründer der Carl-Zeiss-Stiftung Ernst Abbe. Dem genialen Physiker und Sozialwirtschaftler ist zu seinem 100. Todesjahr ein Gedenkjahr gewidmet, da er auch heute noch den Geist bei Carl Zeiss prägt. Mit dem Abbeschen Komparatorprinzip hat er bereits vor über 100 Jahren mögliche Messfehler analysiert und wissenschaftlich dokumentiert. Wen wundert es, dass in der Nachfolge von Ernst Abbe, Carl Zeiss IMT als erstes die rechnerische Führungsfehlerkorrektur CAA (Computer Aided Accuracy) entwickelt und eingesetzt hat. Diese Tradition haben wir weiter fortgesetzt. Sowohl mit der patentierten Navigator-Technologie wie auch mit dem Hochpräzisionsmessgerät UPMC ultra setzen wir Maßstäbe für schnelles und hochgenaues Messen. Unsere Aufgabe sehen wir ganz besonders darin, die Perspektiven für die Messtechnik zu erkennen und zu entwickeln. Hierzu zählt für uns auch das Messen von Mikrobauteilen (Mikroparts). Carl Zeiss IMT bietet mit der F25 ein Messgerät mit Scanning-Technologie für Tastkugeldurchmesser von 50 bis 700 µm, um z.b. Mikrolinsen zu vermessen. Unser Computertomograph (CT) aus dem Hause Wällischmiller, seit zwei Jahren in Aalen eingesetzt, ist mit Messungen von Kundenteilen im Mehrschichtbetrieb voll ausgelastet. Durch Innovation, eigene Kraft, Kompetenz und Kontinuität wollen wir weiterhin Maßstäbe setzen und Ihrem hohen Anspruch an Qualität als Ihr System- und Supportpartner gerecht werden. In diesem Sinne begrüße ich Sie recht herzlich als unser Gast auf der Control Ihr Dr. Rainer Ohnheiser 2 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

3 Inhalt Vorwort Software für alle 2 Dr. Rainer Ohnheiser Inhalt Inhalt 3 Impressum 3 Produktreport Die Software für Alle: Calypso von Carl Zeiss 4 Otto Boucky, Alfons Lindmayer Warum auf Calypso umrüsten? 6 Lutz Karras CMM Master Control Center 8 Robert Roithmeier, Udo Kirin Zertifizierung von Zahnradsoftware 10 Karl Buschhoff Machen Sie mehr aus Ihren Messdaten 12 Andreas Lotze PRO T: Die Weiterentwicklung der Erfolgsplattform 14 Stephan Klumpp, Bernd Balle 3D Computertomographie bei Carl Zeiss 16 Hubert Lettenbauer Messgerät F25 für die Mikrosystemtechnik 18 Karl Seitz Volles Programm neu aufgestellt: Große Brücken und Portale 20 Berndt Kammleiter UPMC ultra: Die neue Referenz von Carl Zeiss 22 Bernd Balle, Dietrich Imkamp 10 Jahre ScanMax erfolgreich im Markt 23 Bernd Georgi, Karl Seitz Inline-Messtechnik in der Produktion rechnet sich 24 Dietrich Imkamp, Hannes Daniel Jetzt geht es rund: GageMax mit integriertem Drehtisch 26 Hannes Daniel Zweimal messen ist einmal zuviel 28 Markus Walcz Mit CNC an die Oberfläche 30 Markus Walcz In Bestform 31 Markus Walcz Neuer Multi-Sensor-Wechsler für alle Taster Josef Pfeilmeier Keine Berührungsängste 33 Ralf Stecher, Franz Nagel Von Anwendern für Anwender Firma Westfalia misst hochwertige Sitzschienen mit Calypso 34 Johannes Hoffmann, Christian Wirnsberger VAST navigator steigert die Produktivität bei BMW 36 Andrew Thompson, David Sykes, Roger Bayer Anwendungserfahrung mit passiv scannenden Sensoren 37 Norbert Legner, Christian Wirnsberger Messtechnik und Flächensoftware im Werkzeug- und Formenbau 38 Achim Rank, Alfons Lindmayer Scannendes KMG beseitigt Engpässe und erhöht die Produktivität 40 Annette Smith ScanMax als flexible Lehre für Linien- und Flächenformen 42 Bernd Georgi, Karl-Josef Graf Flexible Messlösungen mit dem Fertigungsmessgerät CenterMax 43 Andrew Thompson, David Sykes, Roger Bayer GageMax von Carl Zeiss erfüllt exklusive Ansprüche der GETRAG 44 Frank Descher, Wolfgang Klaus Wiedmann Vollintegrierte GageMax bei DUCATI Bologna, Italien 46 Franco Lanzo, Giovanni Borsani, Andrea Cavazza, Antonio Bernardo Ciddio, Luciano Ferrari, Wolfgang Schwarz Firma Liebherr misst hochgenaue hydraulische Bedienelemente Martin Niggel, Maximilian Kirschenhofer Rationell erodieren im Werkzeug- und Formenbau 49 Herbert Hahn Dienstleistungen Aktuelle Druckschriften zur Auswahl 50 Wir kümmern und um Sie Ronald Fuchs, Christoph Grieser, Lothar Hänle AUKOM 56 Robert Roithmeier Kompetenz aktuell: Messtechnik hautnah erleben 57 Wolfgang Thaler Wir über uns Messhäuser in Kundennähe Sabino Mastrapasqua, Bernd Rathgeb 58 Anwendungstechnik in neuen Räumen Josef Wanner 59 Made in China für chinesische Kunden Johannes Gold 60 Fotbildungsaktivitäten... Antonio Carlos Coelho, João Lopes das Ernst Abbe Jahr Alfons Lindmayer, Kerstin Soldan 62 Richtige Schreibweise von Produktnamen bei der IMT GmbH 63 Impressum Innovation, das Magazin von Carl Zeiss SPEZIAL Messtechnik Nr. 7, Mai 2005 Innovation erscheint mehrmals jährlich in zwangloser Folge in deutscher und englischer Sprache. Sie ist hervorgegangen aus der Zeiss Information mit Jenaer Rundschau (1992 bis 1996), vormals Zeiss Information (1953 bis 1991) und Jenaer Rundschau (1956 bis 1991). Die Numerierung der Ausgaben erfolgt fortlaufend, beginnend mit 1/1996. Herausgeber: Carl Zeiss, Oberkochen. Chefredaktion: Alfons Lindmayer (verantwortlich) Carl Zeiss, D Oberkochen, Abteilung I-VM Telefon (+7364)/203539, Telefax (+7364)/204657, lindmayer@zeiss.de, Germany, Internet: Redaktion und Gestaltung: Nadine Kimmerle Carl Zeiss, D Oberkochen, Abteilung I-VM Innovation SPEZIAL Messtechnik erscheint in unregelmäßigen Abständen. 2005, Carl Zeiss Nachdruck einzelner Beiträge und Bilder nur nach vorheriger Rücksprache mit der Redaktion und mit Quellenangabe. Anfragen zum Bezug der Zeitschrift und Adressenänderungen mit Angabe der Kundennummer (wenn vorhanden) bitte an die Redaktion richten. Bildnachweis: Wenn nicht besonders vermerkt, wurden die Bilder von den Verfassern der Beiträge gestellt bzw. sind Werkfotos oder Archivbilder von Carl Zeiss. Autoren: Falls nicht anders angegeben, sind die Verfasser der Beiträge Mitarbeiter von Carl Zeiss und über die Redaktion zu erreichen. Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

4 Produktreport Die Software für Alle: Calypso von Carl Zeiss Otto Boucky, Alfons Lindmayer Ganz gleich, ob Sie mit Carl Zeiss oder anderen Messmaschinen oder Messsystemen arbeiten auf Calypso müssen Sie nicht verzichten. Carl Zeiss Industrielle Messtechnik hat verschiedene Möglichkeiten entwickelt, Calypso auch an Messsystemen anderer Hersteller zu nutzen. DME und kundenspezifische Schnittstellen als Türöffner zu Calypso Über die DME-Schnittstelle können zukünftig alle Messsysteme mit der Anwendersoftware Calypso DME-Client betrieben werden, wenn sie über einen entsprechenden DME-Server als Maschinenschnittstelle verfügen. Alternativ bietet Carl Zeiss Industrielle Messtechnik eine Vielzahl von Direktschnittstellen an, bei denen Calypso direkt an die be- stehende Hardware angeschlossen werden kann. Das beschränkt sich nicht auf 3D-Messmaschinen im klassischen Sinn. Es gibt auch Schnittstellen für Gelenkarm-Messgeräte, Lasertracker und Computer-Tomographen. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, ältere Messmaschinen mit einer neuen Steuerung und neuer Sensorik auszustatten und weiter zu nutzen. Carl Zeiss Industrielle Messtechnik bietet die Modernisierungen mit bewährten eigenen Komponenten oder mit anderen handelsüblichen Komponenten an. Damit können die Anwender die für sie optimale Lösung wählen, um Calypso einzusetzen. Die Oberkochener Messtechnikspezialisten bringen diese Tatsache zeitgemäß zum Ausdruck mit: Calypso One fits All. Praktische Vorteile für das Messen in der Prozesskette Calypso ist um einen CAD-Kern herum aufgebaut. Diese Einbindung gestattet den Import von umfassenden 3D-Modellen aus dem CAD. Damit stehen sämtliche geometrischen Elemente des 3D-Modells, ob erforderlich oder nicht, in der Messsoftware zur Prüfplangenerierung zur Verfügung. Die Anwender sind jedoch in erster Linie nicht an Information über geometrische Elemente interessiert, sondern brauchen Informationen über die Merkmale. Als da sind: Maße, Form- und Lage-Toleranzen etc. Und genau hier unterscheidet sich Calypso mit seiner merkmalsorientierten Architektur von den DME-Client Standardschnittstelle DME Dimensional Measuring Equipment DME-Server Alternativ: Kundenspezifische Direktschnittstelle Die Nutzung der Vorteile von Calypso waren bisher ausschließlich den Besitzern einer ZEISS Koordinatenmessmaschine vorbehalten. Jetzt bietet Carl Zeiss die Möglichkeit, Calypso auch an andere Messsysteme zu adaptieren. Damit hat der Kunde es jetzt automatisch einfach er kann Calypso für alle seine Messgeräte und für alle Anforderungen als optimale Lösung einsetzen. weitere Hersteller 4 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

5 Produktreport Die Software für alle Aufgaben Calypso: Einfach automatisch Ob Einzelpunkt oder Scanning, ob am Koordinatenmessgerät oder offline, ob taktil oder optisch mit Calypso erledigen Sie jede Messaufgabe per Mausklick und in einer Software-Umgebung. CAD-Daten aufbereiten CAD-Daten aufbereiten Sollgeometrie definieren Sollgeometrie definieren Toleranz definieren Toleranz definieren Messung programmieren Messung programmieren Anpassung an KMG Umfahrwege programmieren Zeitersparnis mit Anpassung an KMG Visible Productivity anderen marktüblichen Softwarepaketen. Die Calypso Philosophie arbeitet primär mit diesen Merkmalen. Ein Merkmal, z.b. eine Rechwinkligkeitstoleranz, enthält alle Elemente die zu dessen Überprüfung notwendig sind. Das heißt alle geometrischen Elemente, bei diesem Beispiel die Elemente Zylinder und dessen Bezugsebene, die Berechnungsformel, das dazugehörige Bezugskoordinatensystem mit dessen Ausrichtelementen und die gewählte Mess- Strategie. Da alle Eigenschaften des Merkmals im Merkmal selbst vorhanden sind, kann man Merkmale beliebig miteinander kombinieren, weglassen oder hinzufügen. Alle Verfahrwege, die zwischen den Merkmalen (inkl. aller relevanten Elemente!) erforderlich sind, werden dabei immer wieder neu dynamisch berechnet. Prüfpläne für die einzelnen Fertigungsabschnitte lassen sich somit sehr einfach erstellen. Änderungen von Toleranzen oder Abläufen sind schnell und einfach umsetzbar, da sich alles nur innerhalb eines Merkmals ändert und nicht den kompletten Ablauf beeinflusst. Die zu prüfenden Merkmale müssen heute nicht mehr von Hand selektiert oder zugewiesen werden. Die Selektion erfolgt vielmehr vollautomatisch durch eine von der Produktion erstellte Merkmalsliste (Characteristic Input). Somit schließt Calypso die Kette von der Konstruktion (CAD 3D-Model) über die Prüfplanung (Merkmalsliste) bis hin zur Prüfung (Prüfplan) an der Messmaschine. Mit diesen Vorteilen, die deutlich messbaren Kundennutzen bringen, ist Calypso bereits heute das am meisten benutzte Mess-Softwarepaket weltweit im Powertrain-Bereich der Automobilindustrie (Motoren, Getriebe, Antriebsstrang, Fahrwerk). Merkmal: Rechtwinkligkeits- Toleranz 0,005 A Otto Boucky, Leitung Geschäftsfeld Module IMT; Alfons Lindmayer, Leitung Marketing/Geschäftsstrategien IMT CAD-Modell Calypso: Einfach automatisch Zur Überprüfung der Rechtwinkligkeit nur Merkmal auswählen und die angebotenen Elemente selektieren fertig! Element: Zylinder Element: Ebene Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

6 Produktreport Warum auf Calypso umrüsten? Lutz Karras Als Besitzer eines Koordinatenmessgeräts machen auch Sie sich heute Gedanken über den Begriff Total Cost of Ownership. Dabei betrachten Sie sicherlich die Kosten für Abschreibung, Bediener, Wartung und Betriebskosten Ihres Koordinatenmessgeräts. Laufend entwickeln Sie Konzepte, wie sich die Produktivität Ihres Koordinatenmessgeräts steigern lässt und wie Sie die Kosten weiter senken können. Produktivität Generelle Entwicklung Ihre Software ohne Wartungsvertrag Ihre Software Dieser Artikel will Ihnen Denkanstöße geben, wo Sie weiteres Rationalisierungspotenzial in Ihrem Messraum finden und nur den Bruchteil der jährlichen Arbeitskosten dafür investieren müssen. Bild 1: KMG-Aufkleber als Beweis der geprüften Qualität Vergleich mit KMG- Wartung Wenn Sie Ihr Koordinatenmessgerät betrachten, finden Sie sicherlich einen Aufkleber, der inhaltlich Bild 1 entspricht. Dieser Aufkleber beweist, dass Sie Ihr Koordinatenmessgerät regelmäßig überprüfen und warten lassen. Das ist selbstverständlich, da Sie Ihre Investition schützen und keine Einbußen der Produktivität durch Verschleiß hinnehmen wollen. Bild 2: Produktivität von Software Bitte beantworten Sie sich folgende Fragen: Ist Ihre Software älter als zwölf Jahre? Wann haben Sie zum letzten Mal eine neue Version Ihrer Software installiert? Arbeiten Sie immer noch mit der Software, die der Hersteller bei der Aufstellung des Koordinatenmessgeräts installiert hat? Wenn Sie eine Frage mit ja beantworten konnten, dann arbeiten Sie unproduktiver als notwendig und sollten sich Gedanken über Software machen. Produktivitätsverluste: 1. durch alte Software Jede Generation Software, die für Koordinatenmessgeräte auf den Markt kommt, ist bedingt durch interne Architektur, Design der Benutzeroberfläche oder durch intelligente Annahmen generell produktiver als die vorherigen Generationen. Die Produktivität einer neuen Software steigt nach der Einführungsphase weiter an, flacht jedoch mit zunehmendem Alter ab. So wird früher oder später die ehemals überdurchschnittlich produktive neue Software mit der Zeit unterdurchschnittlich produktiv. Dann ist es Zeit für Sie, auf eine neue Software zu wechseln. Diese neue Software kann Calypso von der Carl Zeiss IMT GmbH sein. Sie arbeiten heute mit Calypso deutlich effizienter als Ihnen dies mit einer anderen Software möglich ist. 2. ohne Wartung Zeit Ohne einen Wartungsvertrag veraltet Ihre Software schneller als Sie denken (gelbe Kurve in Bild 2), da Sie von weiteren Software-Erweiterungen, die Ihre Produktivität steigern würden, ausgeschlossen sind. Jede neue Version von Koordinatenmessgeräte-Software bietet Ihnen Ergänzungen, mit denen Sie Ihre Aufgaben effizienter erledigen. 6 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

7 Produktreport 3. durch uneinheitliche Bedienung Besonders unproduktiv arbeiten Sie, wenn in Ihren Messräumen unterschiedliche Koordinatenmessgeräte mit unterschiedlicher Software verwendet werden. Sie haben dann auf jeden Fall für Ihre Bediener einen deutlich erhöhten Schulungsaufwand, da mehrere Softwarepakete bedient werden müssen. Möglicherweise unterstützen die Softwarepakete nicht alle Auswerteverfahren, Berechnungsalgorithmen oder Messstrategien, die sie benötigen, um die Messergebnisse zu erhalten, die Sie brauchen. Ein weiterer Grund für eine einheitliche Software ist, dass Sie die Komplexität in Ihrem Messraum deutlich reduzieren können. Sie brauchen keine Zeit mehr aufzuwenden, um die korrekte Patch Version für die CAD-Schnittstelle des einen Herstellers zu testen und gleichzeitig Fehler in der Schnittstelle der anderen Hersteller zu prüfen. Auch die Versorgung Ihres SPC-Systems mit Mess- Ergebnissen ist mit einer einzigen Schnittstelle deutlich stabiler. Eine einheitliche Software für alle Koordinatenmessgeräte befreit Sie von vielen Problemen. Calypso Mit Calypso 4.2 können Sie auf einer Vielzahl von Koordinatenmessgeräten arbeiten. Damit steht Ihnen Visual Metrology auch auf Messgeräten, die nicht von der Carl Zeiss IMT GmbH hergestellt wurden, zur Verfügung. Calypso 4.2 stellt Ihnen die Erfahrung einer professionellen Truppe von Software-Entwicklern mit dem Hintergrund eines Koordinatenmessgeräte-Herstellers in Ihrem Messraum zur Verfügung. Mit Calypso bekommen Sie eine einheitliche Software für alle Koordinatenmessgeräte, die Ihnen deutliche Produktivitätszuwächse im Messraum bringt, Schulungs- und Einführungsaufwand durch intuitive Bedieneroberflächen gering hält und Ihnen einen deutlichen Vorsprung gegenüber Ihren Mitbewerbern verspricht. Dipl.-Ing. Lutz Karras, Produktmanagement Software vorher nachher KMG-Hersteller 1 CAD Schnittstelle Software 1 SPC Schnittstelle CAD Schnittstelle Calypso SPC Schnittstelle KMG-Hersteller 1 KMG-Hersteller 2 CAD System CAD Schnittstelle Software 2 SPC Schnittstelle SPC System CAD System SPC System KMG-Hersteller 2 KMG-Hersteller 3 CAD Schnittstelle Software 3 SPC Schnittstelle KMG-Hersteller 3 Bild 3: Vorher: Hohe Komplexität durch viele Schnittstellen Bild 4: Nachher: Geringe Komplexität durch wenige Schnittstellen Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

8 Produktreport CMM Master Control Center Regeln, lenken und sichern Sie damit Ihre Koordinatenmesstechnik Dr. Robert Roithmeier, Udo Kirin Auch in der Koordinatenmesstechnik wird die Notwendigkeit des organisierten Informationsmanagements immer klarer erkannt. Wenn z. B. in einem Unternehmen an zwei verschiedenen Standorten gleiche Bauteile gemessen werden sollen, ist es sinnvoll, mit identischer Messstrategie vorzugehen und identische Messprogramme, Tasterkonfigurationen etc. zu verwenden. Hierzu ist es erforderlich, ortsunabhängig den dafür nötigen Daten- und Wissensabgleich auf einfachste Weise zu organisieren. Die meisten Dokumenten-Management-Systeme sind hierfür allerdings zu global. Hier setzt das CMM Master Control Center an. Es wurde speziell für die Koordinatenmesstechnik entwickelt und gibt einfache, werkergerechte Werkzeuge an die Hand. Das CMM Master Control Center (CMM/MCC) ist eine zugriffsgesicherte Lösung für Firmen-Intranets. Es wird als serverbasierte Softwarelösung in den Firmen installiert. Es ist intuitiv bedienbar und einfach zu verwalten. Daher sind für die Anwender keine Schulungen oder Fortbildungen nötig. Alle messtechnischen Informationen stehen mit dem CMM/MCC dort zur Verfügung, wo sie gebraucht werden. Selbstverständlich bietet das CMM/MCC übersichtliche Benutzer- und Zugriffsverwaltung und einfache individuelle Erweiterungsmöglichkeiten für beliebige neue Inhalte. Besonders ausgefeilt ist die indexbasierte extrem schnelle Volltextsuche, die alle Dokumenttypen (inkl. PDF, Word, Excel, Powerpoint, Shockwave Flash, Text, PostScript) nach Stichworten, Autoren, Rubriken und anderen Kriterien durchsucht. Im Folgenden werden die spezifischen Werkzeuge zum Managen von Koordinatenmessgeräten, Messstrategien, Protokollen und KMG-Wissen vorgestellt. Managen der KMG Mit dem CMM/MCC können Sie Messgeräte verwalten, elektronische Logbücher führen sowie Backup und Datenabgleich der CNC-Programme steuern. Praxisrelevante Verwaltung von Messgeräten inkl. Verwaltungsoberfläche für Backup- und Datenabgleichsysteme (z.b. für die versionierten Calypso-Prüfpläne) Elektronische Logbücher zur Protokollierung von Wartung und Gerätezustand inkl. Datensicherung (z.b. Upload der KMG-Diskette oder wichtiger Einstellungen) Anbindung an den ZEISS Teleservice und die Option Onboard Diagnostics zur Zustandsüberwachung steigern ebenso die Produktivität der vom im CMM/MCC verwalteten KMG. Infos und kostenfreie Demo-Versionen: Carl Zeiss 3D Metrology Services GmbH Tel: ( ) Fax: ( ) info@zeiss3d.de Onboard Diagnostics Der aktuelle Verschleißzustand wichtigster Komponenten eines Koordinatenmessgerätes wird aus den in der Steuerung abgelegten Maschinenparametern ermittelt und ist jederzeit ortsunabhängig abrufbar. Beim Erreichen oder Überschreiten kritischer Messgrößen können frühzeitig Warnungen generiert und Verhaltensempfehlungen ausgegeben werden. So wird eine effektivere Planung von Stillstandszeiten möglich: Wartungsintervalle können benutzerspezifisch optimiert werden Log-Files aller wichtigen Ereignisse (inklusive Zeitstempel) können zu einem späteren Zeitpunkt ausgewertet werden Eine simultane Überwachung mehrerer Koordinatenmessgeräte mit ständig abrufbarem Maschinenstatus ist möglich Nutzungsabhängige Wartungsfunktionen werden als Ampellösung visualisiert. Bild 1: Screenshots vom CMM Master Control Center 8 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

9 Produktreport Organisieren von Messprogrammen Mit dem CMM/MCC können Messprogramme (z.b. Calypso) und Qualitätsdokumente mit hundertprozentiger Versionskontrolle verwaltet und anderen zur Verfügung gestellt werden: Versionsverwaltung der Calypso-Prüfpläne sowie beliebiger Dokumente (z.b. Zeichnungen, Ablaufanweisungen etc.) Fotoalben für die bildgebundene Dokumentation von Tasterzusammenbauten, Tasterwechselsystemen, Aufspannungen etc. Elegante Direkteinbindung von Festplattenverzeichnissen aus anderen Abteilungen mit Nur-Lese-Zugriff. Archivieren von Messprotokollen Die neue Datenbanklösung Messpro DB im Bereich der Messprotokollarchivierung ermöglicht einen schnellen und unkomplizierten Zugriff auf Messprotokolle. Das gesamte Archiv ist gesichert und über das CMM/MCC weltweit innerhalb des Firmennetzes verfügbar: Komfortable Suchmaske zum schnellen und bequemen Aufrufen Ihrer Daten via Messpro DB Direktes Ausdrucken oder Weiterleiten der Messprotokolle ist möglich Die Eintragungen in die Protokollköpfe werden als Suchbegriffe verwendet KMG-Wissen managen Messtechnische Tipps und Tricks oder anwendungstechnische Rezepte zur Verfügung zu haben, bedeutet eine enorme Effizienzsteigerung bei der Erstellung von Messstrategien und Messprogrammen sowie bei der Fehlersuche. Über das CMM/MCC kann das Wissen der Mitarbeiter von Carl Zeiss abgeschöpft werden, da folgende Punkte integriert sind: Wertvolle messtechnische Inhalte von Carl Zeiss 3D Metrology Services Messtechnikern für Messtechniker, Grundlagenwissen und E-Learning- Komponenten Foren mit Frage- und Antwortmöglichkeiten und flexibler Mehrfachzuordnung der Inhalte zu Themengebieten individuell erweiterbar Breites Calypso-Wissen: Tipps und Tricks zu Calypso, Integration der Online-Hilfe in das CMM/MCC, Beispiele für Präsentationsprotokolle und AutoRun-Oberflächen, Fachartikel zu speziellen Messaufgaben mit Calypso, umfangreiches Calypso-Forum Alle Funktionen sind so gestaltet, dass Messtechniker mit einem Optimum an Arbeitseffizienz damit umgehen können. So können Hotline-Nummern und Ansprechpartner standortübergreifend in Adressbüchern zur Verfügung gestellt, über ein schwarzes Brett Informationen bekannt gemacht oder im deutsch-englischen Wörterbuch von Carl Zeiss IMT messtechnische Fachbegriffe übersetzt werden. Das CMM/MCC besitzt eine benutzerfreundliche, selbsterklärende Oberfläche, die einfach an die individuellen Wünsche angepasst werden kann. Die Funktionen erlauben qualitätsgesicherte Dokumentenlenkung, die die Anforderungen nach ISO 9001, VDA 6.2 und 21 CFR Part 11 erfüllen. Dipl.-Ing. (FH) Udo Kirin, Anwendungstechniker Dr.-Ing. Dipl.-Math. techn. Robert Roithmeier, Projektleiter Anwendersupport Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

10 Produktreport Zertifizierung von Zahnradsoftware Karl Buschhoff Seit den Anfängen der Koordinatenmesstechnik im Jahre 1975 misst Carl Zeiss auch Zahnräder. Das erste Ziel war die Automatisierung des Messablaufes. Dabei ist die Verzahnung ein Geometrieelement ähnlich wie ein Zylinder. Eine zweite Aufgabe war die automatische Auswertung der mit dem Taster aufgenommenen Messpunkte, die bisher manuell erfolgte. Die Kennwerte entsprechend den Toleranzvorgaben wurden für Flankenlinie, Profil, Teilung und Rundlauf ermittelt. Parallel dazu wurde eine ansprechende grafische Darstellung der Ergebnisse entwickelt, so dass alles übersichtlich auf einem Blatt zusammengefasst ist. Im letzten Jahr erhielten die Zahnradsoftware Gear pro und GON UX das neu geschaffene Zertifikat der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt. Mit der automatischen Auswertung wurden die Ergebnisse mit denen auf anderen Messgeräten vergleichbar. Dabei zeigte sich, dass bei der geforderten Genauigkeit der Zahnräder die Ergebnisse mehr als erwartet voneinander abwichen. Eine Ursache ist der unterschiedliche Bezug der Messung: Während die konventionellen Geräte relativ zu den Zentrierspitzen und dem Gegenhalter messen, werden auf Koordinatenmessgeräten die Bezugselemente der späteren Funktion wie zum Beispiel die Lagerstellen bevorzugt. Aber auch mit Testrädern, die durch ihre Konstruktion einen eindeutigen Bezug schaffen, konnten im Jahre 1984 im Vergleich zur Toleranz keine ausreichend gleichen Ergebnisse erreicht werden. Vergleichbarkeit von Messungen Im VDI-Arbeitskreis Messen an Zahnrädern und Getrieben wurde unter Mitarbeit von Carl Zeiss an der Vergleichbarkeit der Messungen gearbeitet. Man trennte die Messpunktaufnahme von der Auswertung. Für die Werkstückaufnahme und die Messpunktaufnahme gelten dieselben Regeln wie bei der Messung von Werkstücken auf Koordinatenmessgeräten. Viele Parameter beeinflussen das Ergebnis. Zwischen den allgemeinen und den antastspezifischen Einflussgrößen muss unterschieden werden. Zu den allgemeinen Einflussgrößen zählen die Umgebungsbedingungen, von denen die Temperatur ein Wert ist. Die allgemeinen Einflussgrößen sind nicht zahnradspezifisch. Die Einflüsse auf das Mess-Ergebnis können von den Untersuchungen zum Verhalten von Messgeräten übernommen werden. Zu den antastspezifischen Einflussgrößen gehören die Antastkraft, die Antastrichtung, die Messgeschwindigkeit und die Punktdichte. Bei diesen Einflussgrößen sind viele der Meinung, dass sie vollständig zahnradspezifisch sind. Das resultiert daraus, dass in den Anfängen nur spezielle Messgeräte zur Zahnradmessung eingesetzt wurden. Bei ihnen wird der Taster durch mechanische Nachbildung der mathematischen Zusammenhänge der Zahnflankenoberfläche als Evolventenschraubenfläche auf der mathematisch exakten Sollbahn geführt. Optimierung der Software-Auswertung Bei der Zahnradmessung ist nur die Software zur Auswertung der Messung zahnradspezifisch. Im VDI-Arbeitskreis wurde eine Schnittstelle definiert, so dass die Messdaten als ASCII-Daten zur Verfügung gestellt werden. Diese können aus einer Messung abgeleitet oder generiert werden. Diese Testdaten werden in die zu prüfende Zahnradsoftware eingelesen. Die Testdaten sollen so Bild 1: Diagramm-Auswertung eines Profils aufgebaut sein, dass mit möglichst wenigen Testdatensätzen viele Auswertungen geprüft werden. Die Testdaten dienen dazu, Probleme bei der Auswertung zu erfassen. In den Bildern 1 bis 3 sind beispielhaft Diagramme für Flankenlinie, Profil, Teilung und Rundlauf dargestellt. Diagramme einer fehlerfreien Flankenlinie führen wahrscheinlich mit keiner Software zu Problemen. Daher sind Abweichungen notwendig. Dazu sind generierte Messpunkte am besten geeignet, weil gezielt Probleme eingebaut werden können. Es wurden an den Messpunkten in der Nähe der Auswertegrenzen bewusst Abweichungen definiert, die das Ergebnis maßgeblich beeinflussen. Es ist zum Beispiel zu prüfen, ob alle Messpunkte innerhalb Fpk rechts Fr Fpk links Mdk Bild 2: Diagramm-Auswertung von Teilung und Rundheit Bild 3: Diagramm-Auswertung von Flankenlinien 10 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

11 Produktreport Bild 5: Zertifikat von der PTB an den Hersteller Carl Zeiss IMT für Gear pro und auf den Auswertegrenzen bei Flankenlinie und Profil in Betracht gezogen werden. Außerdem muss für die Formabweichung bei einer balligen Auswertung die Sollballigkeit berücksichtigt werden. Ein weiterer Datensatz ist für eine Innenverzahnung, um die richtige Berücksichtigung der Abweichungsrichtung zu prüfen. Einzelne Zahnradauswertungen Die Teilung hat sich als problemlos herausgestellt. Beim Rundlauf lassen sich abweichende Ergebnisse berechnen, weil die Zahndicke oder die Verschiebung der Position der Messkugel durch die Teilungsabweichung nicht richtig berücksichtigt werden. Dies wirkt sich bei Zahnrädern mit ungerader Zähnezahl, großem Modul und ungewöhnlich großen Abweichungen aus. Außerdem sind Testdaten für eine sehr große Zähnezahl enthalten. Es wurde zwischen sehr kleinen und großen Abweichungen variiert, um die Ursache für mögliche Unterschiede im Ergebnis sehen zu können. Dazu diente auch die unterschiedliche Aufteilung der Abweichungen auf die rechte und linke Flanke. Bei gleicher Tendenz auf beiden Flanken handelt es sich um einen Rundlauffehler mit nahezu gleicher Zahndicke, während im anderen Fall Zahndickenunterschiede bestimmend sind. Insgesamt waren die Ergebnisse für elf Testdatensätze zu berechnen. Dabei sind drei für die Flankenlinie, zwei für das Profil und sechs für Teilung und Rundlauf. Insgesamt wurden 80 Kenndaten berechnet. Davon entfielen auf die Flankenlinie 24, auf das Profil vierzehn und für jeden Testdatensatz der Teilung sieben Kennwerte. Software-Genauigkeit Mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig fand sich dankenswerterweise eine kompetente und neutrale Stelle, die im Rahmen eines Forschungsprojektes Referenzsoftware entwickelte. Die Vorgaben für die Auswertung wurden für die Flankenlinie und das Profil aus der DIN 3960 und der VDI-Richtlinie 2607 und für die Teilung und den Rundlauf aus der DIN 3960 und der VDI-Richtlinie 2613 abgeleitet. Die Ergebnisse der Zahnradsoftware dürfen nicht mehr als 0,0001mm von den Sollwerten abweichen. Dies wird auch bei der Zertifizierung der Messung von regelgeometrischen Messelementen wie zum Beispiel vom Kreis gefordert. Damit bewegen wir uns im Nanometerbereich. Die ZEISS Zahnradsoftware Gear pro (Bild 4) und GON UX enthalten eine Schnittstelle, mit der die PTB-Testdaten eingelesen werden können. Die Ergebnisse werden mit der Genauigkeit von fünf Nachkommastellen im Protokoll ausgegeben. Mit den Testdaten wurden für beide Softwarepakete die geforderten Auswertungen durchgeführt. In allen Fällen wird die geforderte Genauigkeit erreicht. Im September wurde Carl Zeiss bei der PTB-Veranstaltung Accurate Gear Metrology das Zertifikat ausgestellt. Das Zertifikat ist in Bild 5 wiedergegeben. Damit ist ein weiterer Meilenstein erreicht um die Genauigkeit in der Zahnradmesstechnik sicherzustellen. Dr. Karl Buschhoff, Entwicklung Software Bild 4: Screenshot der ZEISS Zahnradsoftware Gear pro mit CAD-Modell Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

12 Produktreport Machen Sie mehr aus Ihren Messdaten Andreas Lotze Reporting-Systeme gibt es viele in allen Preisklassen. Den selbstverständlichen Forderungen an unkomplizierte Prozessintegration, modulare Schnittstellen, einfache Handhabung und Wirtschaftlichkeit halten jedoch nur wenige stand. Jetzt wurde bei Carl Zeiss IZfM (Innovationszentrum für Messtechnik) in Dresden ein vollkommen neuartiges Framework zur Lösung vielfältiger Reportingaufgaben geschaffen. Reporting- Framework Reporting-Framework Es gibt verschiedene Ereignisse, die Ihre Mess-Ergebnisse beeinflussen, z.b. aus der Fertigung. Mit dem Reporting-Framework erstellen Sie Vorlagen, mit denen Sie definieren, welche Ihrer Mess-Ergebnisse und Ereignisse ausgegeben und wie diese dargestellt werden sollen. Die Erstellung der Vorlagen geht durch Anlehnung der Werkzeuge des Reporting-Frameworks an bestehende Office Software intuitiv von der Hand. Das Reporting-Framework agiert dann zwischen Ihren Datenbanken und Software-Anwendungen. Es gibt alle Mess-Ergebnisse und Ereignisse, die Sie in der Vorlage bestimmt haben, über einen beliebigen Webbrowser aus. Die entsprechende Webseite können Sie interaktiv nutzen, also z.b. zoomen oder die Fehlerüberhöhung individuell einstellen. So erkennen Sie auf einem Protokoll grafisch dargestellt neben dem gemessen Werkstück und dessen Auswertung auch, welche Ereignisse auf dieses Ergebnis eingewirkt haben. Bild 1: Schematische Darstellung des Reporting-Systems Prozessintegration Das gesamte System wurde unter.net entwickelt und liegt als Baukasten vor. Dadurch lässt sich das Reporting-Framework entweder modular oder als Ganzes in bestehende Kundensoftware integrieren. Umgekehrt ist die Einbindung bestehender Anwendungen in das Reporting- Framework möglich. Auf diese Weise wird z.b. die Einbettung von qs-stat- Grafiken und -Kennwerten realisiert. Das Framework erlaubt auch die gleichzeitige Integration mehrerer Datenquellen, wodurch sich bisherige heterogene Systeme elegant ablösen und Zulieferer einfach integrieren lassen. Zusammengefasst kann das System also dank des modularen Konzepts frei nach Ihren Wünschen eingerichtet werden. Ausgabevarianten Reports lassen sich auf beliebigen Endgeräten anzeigen. Da sich alle mit dem System generierten Protokollvorlagen ohne Mehraufwand in einer Webapplikation verwenden lassen, ist auch die Integration von Reports ins Intranet ein Kinderspiel. Nutzer benötigen lediglich einen Webbrowser, über den Sie dezentral die Reports anschauen können. Alternativ kann man einen leistungsfähigen Viewer für Windows XP benutzen, um sich die Reports anzeigen zu lassen. Geplante Erweiterungen Für die Prozessüberwachung entsteht in Zusammenarbeit mit dem Marktführer 12 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

13 Produktreport für statistische Software, der Q-DAS GmbH, eine Lösung zur Integration des Statistikservers. Erweiterungen für die Auswertung von Daten verschiedener Fertigungsmesstechniken sind ebenso geplant wie fortlaufend neue Module für grafische Formauswertungen. Für Microsoft-Sharepoint-basierte Webportale ist eine schlüsselfertige Integration der Webservermodule geplant. Die Eingliederung in andere Portale wie z.b. IBM-WebSphere, erfolgt gemeinsam mit dem Kunden. Pilotlösungen Bei der Entwicklung des Reporting- Frameworks wurden von Anfang an Wünsche und Anforderungen von unseren Kunden berücksichtigt. Durch die frühe Einbindung von Pilotkunden wurden viele der Probleme bestehender Lösungen, die die Arbeit teilweise sehr erschweren, erkannt. Der neuartige Ansatz des Konzepts des Reporting-Frameworks löst diese Probleme. DaimlerChrysler In enger Zusammenarbeit mit der DaimlerChrysler Forschung in Ulm und der Fertigung in Sindelfingen ist Revision 1.0 entstanden, die bereits seit drei Monaten in der Erprobung läuft. Dabei wird das gesamte Datenaufkommen der Prozessmesstechnik an einer Fertigungslinie für PKW-Karosserien erfasst und ausgewertet. Diese Daten werden in einer vom Projektpartner Exxcellent Solutions GmbH entwickelten Datenbank gespeichert und nachfolgend mit dem Reporting-Framework ausgewertet. Als XML-Schnittstelle zwischen Datenbank und Applikationssoftware dient ein Webservice, der durch den I++ Arbeitskreis der Automobilindustrie standardisiert wird. Calypso Ziel der Integration des Reporting- Frameworks in die ZEISS Software Calypso ist die Optimierung der grafischen Ergebnisdarstellung. Dabei gibt es aufgrund der einfachen Anpassbarkeit des Reporting-Frameworks trotz der teilweise drastischen Systemunterschiede keine Probleme. Mit dem neuen System ist eine schnelle Reaktion auf Kundenwünsche möglich. Mit dem neuen Reporting-Framework können spätere Anpassungen oder Einbindungen komplett neuer Plots weitaus schneller erfolgen. Allen interessierten Kunden bietet Carl Zeiss 3D als Vertriebspartner genau auf die jeweiligen Bedürfnisse zugeschnittene Reporting-Lösungen an. Selbstverständlich können alle Schulungs-, Support- und Serviceleistungen von Carl Zeiss 3D auch weltweit erbracht werden. Andreas Lotze, Geschäftsführer Carl Zeiss IZfM GmbH Dipl.-Ing. (FH) Klaus Banzhaf, Geschäftsführer Carl Zeiss 3D Bild 2: Beispiel der Erstellung einer Reportvorlage im Reporting-Framework Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

14 Produktreport PRO T: Die Weiterentwicklung der Erfolgsplattform Stephan Klumpp, Bernd Balle Bereits vor einem Jahr war die Plattform für die PRO-Serie (Unterflur) mit der Einführung der PRO Premium komplett. Jetzt setzen Carl Zeiss mit der Präsentation der PRO T noch mal eins drauf! Ein neues Konzept der Horizontalarm- Messmaschinen für den Karosseriebau erspart baggern, fundamentieren und dann erst Messplatte und Messmaschine installieren können. Schneller installiert ist eine Messmaschine mit seitlicher Führung an einer eigensteifen Messplatte. Dieses Konzept hat die Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH jetzt mit den neuen Messmaschinen PRO T verwirklicht. Wie bei PRO wird es auch unter PRO T (Tisch/table) drei Typen geben: PRO T compact, PRO T select, PRO T premium, die sich in ihren Leistungsmerkmalen unterscheiden. Als äußere Kennzeichen wird compact eine Teilverkleidung, select kann, premium wird eine Vollverkleidung haben. Konzipiert sind sie für den Einsatz in Einzel- und Duplexausführung in Aufflurausführung. PRO T eine leistungsstarke Familie PRO T compact ist das robuste, einfach zu bedienende Einsteigermodell. PRO T select bietet produktive, multifunktionelle und damit flexible Lösungen für Messaufgaben bei einem sehr weiten Auftragsspektrum. PRO T premium ist im Messraum wie in der Fertigung für Prozesskontrolle und anspruchsvolle Analyseaufgaben konzipiert. Ihre Anwendungsbereiche sind dort, wo es auf maximale Produktivität, Verlässlichkeit und Robustheit ankommt. Dabei gestattet sie, extrem genau, reproduzierbar und individuell zu messen. Bild 2: Bionic Design mit belastungsgerechten Trapezquerschnitten Das bewährte Bionic Design und die belastungsgerechten Trapez-Querschnitte führen zu einem geringen Gewicht, hoher Steifigkeit und gutem Schwingungsverhalten. Sie sind die Voraussetzung für hohe Genauigkeit und Maschinendynamik. Gleichzeitig ermöglicht diese Bauweise die Verwendung einer Hightech-Lagerung: Alle drei Achsen sind über hochpräzise Linearführungen geführt und gelagert. Linearführungen haben sich im Werkzeugmaschinenbau bewährt. Sie sind hochgenau, wartungsarm und langzeitstabil. Produktiv und sicher Innovative Steuerungstechnologien Selbstverständlich erfüllen auch alle PRO T Produktlinien die hohen und sicherheitsrelevanten Ansprüche der An- 14 Bild 1: PRO T compact: Horizontalarm-Messmaschine seitlich geführt an eigensteifer Gussplatte Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

15 Produktreport wender. Das erfolgreiche Steuerungskonzept von PRO wurde bei der PRO T Familie übernommen, um die hohen Geschwindigkeiten für die Bediener sicher zu machen. Beim Durchschreiten der Lichtschranke reduziert die Messmaschine, gesteuert von einem Parallelrechner, auf eine sichere Geschwindigkeit ohne abzuschalten. Für den Messbetrieb bedeutet das: Die Messung wird nicht unterbrochen. Vielmehr geht die Messung mit geringerer Geschwindigkeit weiter. Um wieder mit der ursprünglich hohen Geschwindigkeit messen zu können, genügt das Drehen am Schlüsselschalter. Innovative Konstruktionstechnologien Horizontalarm-Messmaschinen PRO T werden seitlich in einer eigensteifen Gussplatte geführt, die mit einer aktiven Schwingungsdämpfung ausgestattet werden kann. Sind große X-Messbereiche notwendig, lassen sich Messplatten aneinander fügen. Da sich in den meisten Fällen ein Fundament erübrigt, ist die Installation einer PRO T finanziell und zeitlich mit einem relativ geringen Aufwand verbunden. PRO T ist in jeder Klasse mit überlegener Sensorik ausgerüstet. PRO T compact und select mit der rastenden Sensorik RDS-CAA und PRO T Premium mit dem stufenlos drehenden DSE in Kombination mit der Option EagleEye navigator. Performance PRO compact Bild 4: Aufwertkonzept der PRO T in puncto Sensorik PRO select Bild 3: Aufwertkonzept der PRO T: Verkleidung, Sensorik, Geschwindigkeit, Genauigkeit PRO premium Mit PRO T und PRO bietet Carl Zeiss Industrielle Messtechnik auf einer Plattform Lösungen für die verschiedensten Anwendungen und Anforderungen an. Aufgrund des durchgängigen Aufwertkonzepts bleiben praktisch keine Wünsche der Messtechniker offen jetzt und in der Zukunft! MBA; Dipl.-Ing. (FH) Stephan Klumpp, Leitung Produktmanagement Horizonale KMG; Dipl.-Wirt.-Ing., Dipl.-Ing. Bernd Balle, Marketing/Geschäftsstrategie Bild 5: unterschiedlich große Messplatten für den X-Messbereich Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

16 Produktreport 3D-Computertomographie bei Carl Zeiss Hubert Lettenbauer Mit der 3D-Computertomographie (CT) wird die komplette Geometrie eines Prüfobjekts einschließlich seines Volumens erfasst. Damit sind auch quantitative Aussagen über Prüf- oder Messmerkmale möglich, die mit taktilen oder optischen Messverfahren nicht zerstörungsfrei ermittelt werden können. Diese Eigenschaft ist insbesondere bei der Prüfung von Bauteilen mit komplexen Geometrien vorteilhaft, wo entweder die Zugänglichkeit zu einzelnen Merkmalen nicht gegeben ist oder Abschattungen ein ausreichendes optisches Erfassen verhindern. Zusätzlich werden auch Fehler im Material wie Risse, Lunker, Gasporositäten oder Einschlüsse erkannt, was ansonsten dreidimensional ohne Zerstörung des Bauteils schwer oder gar nicht möglich ist. Der Einsatz der 3D-Computertomographie im Bereich der zerstörungsfreien Prüftechnik hat in den letzten Jahren eine kontinuierliche Steigerung erfahren: Zum einen durch Erhöhung der Rechenleistung von PCs, zum anderen durch intelligente Auswerteverfahren. So stehen teilweise bereits nach weniger als 15 Minuten die kompletten Volumendaten eines Prüfobjekts dem Anwender am Bildschirm zur Verfügung. Rahmenparameter für Qualität Das Ergebnis eines CT-Scans ist allerdings maßgeblich von einigen Rahmenparametern abhängig, die die Qualität der gewonnenen Daten definieren: 1. Positioniergenauigkeit der Kinematik Entscheidend für die Rekonstruktion des Bauteils, also die Zusammensetzung der einzelnen 2D-Radioskopiebilder zu einem 3D-Volumenmodell, sind unter anderem exakte geometrische Verhältnisse auf der gesamten Strecke Röntgenquelle Objekt Detektor. Hier ist offensichtlich, dass nur mit hoher Positioniergenauigkeit der gesamten Kinematik (Lagerung, Antriebe, Temperaturstabilität, Genauigkeit Drehtisch etc.) die Übereinstimmung der Geometrie des virtuellen Modells mit der Geometrie des realen Originalteils erreicht wird. So erfüllen bei Wälischmiller hochwertige Granitkomponenten, Präzisionslagerungen und hochgenaue Maßstabstechnik höchste Ansprüche an Genauigkeit. 2. Bildauflösung Die Auflösung der CT-Scans ist in erster Linie bestimmt durch die Anzahl an Detektorelementen vergleichbar mit der Pixelanzahl bei Digitalkameras. Entsprechend ist durch eine hohe Anzahl Detektorelemente die Auflösung des CT- Scans zu steigern: Hier sind 1024 x 1024 aktuell als oberer Standard zu sehen. Bedingung bei den meisten Systemen ist jedoch, dass sich das gesamte Prüfobjekt innerhalb der Detektorfläche befindet, was die Auflösung vor allem bei großen Bauteilen entscheidend begrenzt. CT-Systeme von Wälischmiller bieten hier optional die Möglichkeit der so genannten Ausschnitts- oder ROI-CT (ROI = Region of Interest), bei der auch für Detailbereiche des Werkstücks die volle Detektorauflösung zur Verfügung steht. Bild 2: CT-Scan: Das Innenleben eines Messkopfes Bild 1: Computertomograph von Wälischmiller 16 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

17 Produktreport 3D-Volumendaten Materialfehlerprüfung Koordinatenmesstechnik Freiformflächenvergleich Flächenrückführung 3D CAD 3D CAD Bild 3: Auswerteoptionen von CT-Daten bei Carl Zeiss 3. Auswertesoftware Neben der Gewinnung qualitativ hochwertiger 3D-Volumendaten ist für den Anwender die effiziente Auswertung der Daten von entscheidender Bedeutung für seine Prozess-Sicherheit (Bild 3). Die reine Visualisierung löst nämlich in den seltensten Fällen alle Mess- und Prüfanforderungen. Neben Defekterkennung sind meist quantitative Aussagen über die Geometrie des Bauteils, Soll-Ist-Vergleich an Freiformflächen sowie Reverse-Engineering-Applikationen gefragt. Nur bei Carl Zeiss hat der Anwender die Möglichkeit, sich mit den Softwaretools Calypso oder HOLOS in seiner vertrauten Umgebung zu bewegen: Schnell und komfortabel ermöglicht beispielsweise Calypso das Erstellen KMG-kompatibler Prüfpläne. Damit können aus den CT-Daten neben Messprotokollen auch Form- und Lageplots generiert werden, die effizient diejenigen Informationen aus den Daten extrahieren, die der Anwender benötigt. Carl Zeiss bietet eine geschlossene Softwarekette und erfüllt zurückgreifend auf die Erfahrung von 30 Jahren Messtechnik auch hier höchste Ansprüche. Visible Productivity. Entscheidend für optimalen und messbaren Kundennutzen ist in jedem Fall ein ganzheitliches, durchgängiges CT- System einschließlich der gesamten Softwarekette, welches alle Vorteile in sich vereint. Carl Zeiss bietet kompetente Beratung beim Anlagenkauf von CT-Systemen der Firma Hans Wälischmiller GmbH. Alternativ zum Anlagenkauf können auf die Auftragsprüfungen am CT als Dienstleistung bei Carl Zeiss 3D Metrology Services in Aalen zurückgegriffen werden, wo im Mehrschichtbetrieb Kundenteile gemessen werden. Überzeugen Sie sich selbst von der überlegenen Systemtechnik sowie von der Kompetenz des Hauses Carl Zeiss in der Mess- und Prüftechnik: We make it visible. Dr.-Ing. Hubert Lettenbauer, Projektleiter CT Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

18 Produktreport Messgerät F25 für die Mikrosystemtechnik Karl Seitz Einspritzregelung eines Turbodiesels; Höchstgeschwindigkeitsbohrer beim Zahnarzt; Infusionsapparatur für die Intensivstation; Präzisionsgehäuse einer Armbanduhr. Vier total verschiedene Bereiche, aber eine Gemeinsamkeit: Hier arbeiten Mikrobauteile, deren exakte Maße und Oberflächenbeschaffenheit einwandfreie Funktion gewährleisten müssen. Ihre Zuverlässigkeit geht einher mit ihrer Qualität, die sich über das Messen definiert. Die Mikrosystemtechnik mit ihren filigranen Teilen ist die Herausforderung für taktiles und optisches Messen schlechthin. Hier existieren extrem kleine Dimensionen, wirken andere Kräfte, gelten andere Gesetzmäßigkeiten. Demzufolge sind auch die Anforderungen an ein Messgerät für die Mikrosystemtechnik ganz andere als die an seine großen Kollegen für den Automobiloder Werkzeugbau. Um die zu messenden Teile auf dem Messgerät zu positionieren und zu fixieren, sind Fixiervorrichtungen hoher Genauigkeit notwendig. Bild 2: Aufspannung von streichholzkopfgroßen Bauteilen Gleichzeitig müssen die Haltekräfte sehr gering sein, damit ein Mikroteil während des Messens nicht deformiert oder gar beschädigt wird. Das setzt umgekehrt eine Sensorik des Messgerätes voraus, die mit extrem kleinen Messkräften auskommen muss. So ist auch maschinenseitig gewährleistet, dass beim Messen mit taktilen Sensoren das Mikroteil nicht deformiert oder verschoben wird. Beim Koordinatenmessgerät F25 der Carl Zeiss Industriellen Messtechnik GmbH entspricht diese Messkraft etwa einem Vierhundertstel der Antastkraft einer großen Industriemessmaschine. Hinzu kommt: Für mehrdimensionale Messaufgaben an mikrosystemtechnischen Bauteilen ist es zwingend, auf eine CAD-basierte Software wie Calypso zugreifen zu können. Da die Merkmale an den Werkstücken mit dem bloßen Auge praktisch nicht sichtbar sind, werden die Steuerdaten und Messprogramme direkt im CAD-Modul programmiert und vor der Messung maschinenfern auf Störkonturen und Umfahrwege geprüft. Damit kann sichergestellt werden, dass mit den filigranen Taster alle Merkmale ohne Kollision erreicht werden. Durch die prüfmerkmalgesteuerte und objektorientierte Software Calypso Bild 3: CAD-basierte Software Calypso können aus dem kompletten Messprogramm ohne Mehraufwand beliebige Merkmale angewählt und zur Ausführung gebracht werden. Dies ist ein entscheidender Vorteil für die Handhabung des Messprogramms bei Detailmessungen am Werkstück. Das Koordinatenmessgerät F25 misst tastend und optisch sehr genau winzigste Teile. Der Prototyp für die Qualitätssicherung in der Mikrosystemtechnik ist aber erst am Beginn seiner Möglichkeiten. Mittelfristig soll F25 in die Prozesskette integriert werden, ganz wie ihre großen Kollegen. 18 Bild 1: Messgerät F25 im Einsatz Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005

19 Produktreport Taktiles Messen mit Messunsicherheit 250 Nanometer Das Messvolumen des 3D-Koordinatenmessgerätes F25, ist ein Kubikdezimeter. Die Messunsicherheit in diesem Volumen beträgt 250 Nanometer bei einer Auflösung von 7,5 Nanometern. Diese Auflösung und das optimierte Regelverhalten der Linearantriebe ermöglichen es, mit kleinsten Antastkräften auch in Bohrungen mit Durchmesser unter einem Millimeter taktil zu messen. Der 3D-Mikrotaster ist ausgelegt für Taststiftdurchmesser von 20 bis 500 Mikrometern und Tastkugeldurchmesser von 50 bis 700 Mikrometern bei einer freien Schaftlänge von bis zu vier Millimetern. Die Antastkräfte sind auf Werte von weniger als 0,5 mn/µm minimiert. Ergänzend zur taktilen Messung dient für die 2D-Messungen ein auf den von der Mikroskopie bekannten ZEISS Objektiven aufgebauter optischer Sensor. Die Zukunft: Online- Prozesskontrolle von mikrosystemtechnischen Bauteilen Bild 4: Sensorik und Kleinstteile im Mikrometerbereich Was diese Messtechnologie für künftige Anwender interessant macht", sagt Karl Seitz, Leiter Neue Technologien bei Carl Zeiss Industrielle Messtechnik, ist die Tatsache, dass diese Messmaschine das Messen von Maß, Form und Lage an mikrosystemtechnischen Bauteilen gestattet." Möglich ist das dank ihres speziellen taktilen Sensors. Dessen zentrale Komponente ist eine komplexe Silizium-Membranfeder- Technik. Sie ist in Zusammenarbeit mit dem Institut für Mikrotechnik (IMT), Braunschweig, und der Physikalisch- Technischen Bundesanstalt, Braunschweig, entstanden. Ihre wahren Fähigkeiten, führt Seitz weiter aus, dürfte die F25 jedoch in Zukunft beweisen, wenn diese Messtechnologie für die integrierte Qualitätssicherung in mikrosystemtechnischen Fertigungsprozessen weiterentwickelt worden sei: Dann könnte sie das Herz der Qualitätssicherung jedes Herstellers für mikrosystemtechnische Teile sein. Nachhaltige Förderung durch das BMBF In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt MiMiKri hatte die Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH das Koordinatenmessgerät F25 und die dazu gehörende Sensorik zum Messen mikrosystemtechnischer Komponenten und Bauteile entwickelt. Sicherzustellen waren bei der Entwicklung außer der erforderlichen Genauigkeit bei den kleinen Verfahrwegen ein präzises Regelungsverhalten und extreme Schwingungsarmut des Koordinatenmessgerätes. In Zusammenarbeit mit dem Institut voor Metrologie en Technologie (NMI) der Technischen Universität Eindhoven war während einer Promotion eine Präzisionskinematik entwickelt worden, die nach dem Abbeschen Komparatorprinzip arbeitet. Vorgestellt wurde das Koordinatenmessgerät F25 erstmals auf der Control Ihre Technologie gestattet die Qualitätssicherung feinmechanischer und mikrosystemtechnischer Produkte in Industrie, Forschung und Entwicklung. Karl Seitz, Leiter neue Technologien Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss,

20 Produktreport Volles Programm neu aufgestellt: Große Brücken und Portale Berndt Kammleiter Bild 1: ATHENA für Messbereiche von 2000x3000x1000 mm bis 2000x5000x1500 Die Kooperation mit dem traditionsreichen italienischen Hersteller Coord3 erschließt neue Möglichkeiten der Koordinatenmesstechnik. Die von Coord3 beigesteuerte Gerätebasis der Gantry-Reihe wird mit Software, Steuerungstechnik und Sensorik von Carl Zeiss ausgerüstet und fügt sich damit nahtlos ein in die bekannten Baureihen von Carl Zeiss. Neu bei Maschinen in Brückenbauweise Die Brückenbauweise bietet durch die hoch liegende Anordnung aller Funktionselemente einen sehr guten Schutz gegen Umwelteinflüsse und Beschädigungen. Die Bauweise mit geringsten bewegten Massen erlaubt auch mit einfachen Antrieben hohe Dynamik. Höchste Dynamik kann gefahren wer-den wenn die optional verfügbare Sicherheits-Abschrankung eingesetzt wird. Die Zugänglichkeit zum Werkstück bei der Programmierung oder beim manuellen Messen ist unübertroffen. Am Boden bleibt viel Platz um Werkstücke zum Beispiel mit Hubwagen oder Gabelstaplern in die Maschine zu bringen. Fertigungs- und Montagelinien die mit Flurförderzeugen arbeiten, können einfach durch das Messgerät geführt werden. In dieser Geräteklasse stehen die drei Baureihen ATHENA, MCT Starlight und MCT Plus zur Verfügung. ATHENA für die Umformtechnik Die ATHENA ist der Einstieg in die Klasse der großvolumigen Koordinatenmessgeräte von Carl Zeiss. Die konsequente Umsetzung des Baukastenprinzips und das optimierte Design erlauben die kostengünstige Bauweise bei kurzer Lieferzeit. Das geringe Gesamtgewicht der Maschine reduziert die Anforderungen an die statischen Eigenschaften des Aufstellortes. Typische Aufgaben sind das Messen von Bauteilen und Baugruppen aus dem Fahrzeugbau oder aus der Luft- und Raumfahrt. Es handelt sich bei den Messaufgaben meist um das Erfassen von Freiformflächen und einigen wenigen Anschlussmaßen. ATHENA wird mit dem rastenden Dreh- Schwenk-Gelenk RDS als Sensorträger ausgerüstet, wahlweise in der Version RDS CAA. Durch Wahl des passenden Sensors kann optimal an die anstehende Messaufgabe herangegangen werden: Standardaufgaben löst man mit dem im Lieferumfang enthaltenen TP6. Für Scanning-Aufgaben wird künftig der VAST XXT zur Verfügung stehen. MCT für den allgemeinen Maschinenbau Die MCT-Baureihe ist so konzipiert, dass ein großes Spektrum an Messbereichen abgedeckt werden kann. Mit MCT Starlight werden Messbereiche von 2000x3000x1500mm bis 2500x6000x2000mm realisiert. Bei allen Baugrößen kommt in der Y-Achse ein Doppelmaßstabssystem zum Einsatz, bei X=2500mm zusätzlich ein Doppelantriebssystem. Wenn es noch mehr Messvolumen sein soll, dann steht die MCT Plus zur Verfügung. Mit dieser Konstruktion kann z. B. auch die Größe 3500x 12000x2500mm gebaut werden. Durch die Ausstattung mit dem Messkopf VAST gold ist die Reihe MCT bestens vorbereitet für die anspruchsvollen Messaufgaben des allgemeinen Maschinenbaus: Rundheit, Zylindrizität, Geradheit das ist alles in einer Aufspannung messbar. Große Eintauchtiefen mit langen Tastern sind mit dem Messkopf VAST gold kein Problem. Alternativ kann auch das rastende Dreh-Schwenk-Gelenk RDS eingesetzt werden, wahlweise in der Version RDS CAA. Die geeignete Messsoftware ist hier Calypso mit seinen Optionen CAD- Schnittstellen, PCM-Technik, Statistik. Als optimale Software für diesen Anwendungsbereich empfiehlt sich HOLOS oder die Software Metrolog gekoppelt über CMM-OS. Bild 2: Der scannende Messkopf VAST gold 20 Innovation SPEZIAL Messtechnik 7, Carl Zeiss, 2005