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F&E Projekt

Ein schnelles Mess- und Auswerteverfahren für die ganzheitliche Charakterisierung von Gewinden in der Kalibrierpraxis

Projektzeitraum

Beginn: September 2021
Ende:    Februar 2024


Projektbeschreibung

Um die Funktionalität von Gewinden sicherzustellen werden nach aktuellem Stand der Technik Bestimmungsgrößen wie Steigung, Flankenwinkel und Flankendurchmesser nur stichprobenartig in wenigen festgelegten Axialschnitten und Prüfebenen abgeleitet. So basiert der Status quo bei der Kalibrierung von Gewindelehren in DAkkS-Laboren auf der Dreidraht- bzw. Zweikugelmethode oder dem 2D-Scanningverfahren im Tastschnitt. Die etablierten DIN-Normen und Richtlinien erlauben daher nur eine unzureichende Evaluation der Funktionalität der Gewindeflanken.

Im Rahmen von zwei Vorprojekten wurde daher ein holistisches Mess- und Auswerteverfahren entwickelt, das die Erfassung und Bewertung von 3D-Gewinde-Punktwolken erlaubt. Durch Einpassung der Gewindegeometrie in die erfassten Punktwolken werden etwaige lokale Formabweichungen sichtbar gemacht. Zudem können Bestimmungsgrößen lokal abgeleitet werden, um z.B. eine genauere Berechnung des Paarungsflankendurchmessers zu realisieren.

Allerdings erfordert das neue Verfahren ein universales 3D-Koordinatenmessgerät mit Drehtisch. Diese Voraussetzung ist in der Mehrzahl der DAkkS-Labore nicht erfüllt. In diesem Projekt soll daher der entwickelte 3D-Kalibrieransatz so angepasst und erweitert werden, dass die in den DAkkS-akkreditierten Laboren vorhandene Standardmesstechnik mit 2D-Scannern nach dem Tastschnittverfahren­­ – sowie unterstützend auch 1D-Längenkomparatoren – verwendet werden können. Hierdurch wird ein Transfer des 3D-Ansatzes in die Kalibrierpraxis ermöglicht. Im Unterschied zu der bereits erarbeiteten Methode, die hochgenaue Kalibrierungen auf NMI-Level ermöglicht, richtet sich das nun zu entwickelnde Konzept also an die nachgeordneten Instanzen innerhalb der Kalibrierhierachie.

In Zusammenarbeit mit vier Projektpartnern (ein Hersteller von 2D-Scannern, zwei DAkkS-akkreditierte Labore, ein Lehrenhersteller) wird hierzu ein Lastenheft formuliert, das insbesondere die Anpassungsarbeiten hinsichtlich der geänderten Messdatenerfassung auf Basis eines 2D Scanners mit metrologisch charakterisierter Rotationsachse listet. Die neu zu entwickelte Messstrategie muss sowohl ein geeignetes Einmessverfahren der Drehtischachse berücksichtigen wie auch einen Längenkomparator-basierten Maßanschluss. Der an der PTB entwickelte Auswertealgorithmus wird zudem hinsichtlich einer neuen Datenklasse erweitert, um z.B. eine Tasterradiuskorrektur und die Weitergabe von Metadaten zu ermöglichen.

Die Ermittlung der Messunsicherheit nach GUM und die Verfahrensvalidierung durch Vergleichsmessungen runden das Projekt ab. Im Ergebnis steht akkreditierten Kalibrierlabors ein schnelles und sicheres 3D-Messverfahren zur Verfügung, das unter Berücksichtigung der geringen Investitionskosten in einem sinnvollen Verhältnis zu den erwartenden Einnahmen durch Kalibrieraufträge steht.


Projektpartner

Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit vier Industriepartnern durchgeführt.


Ansprechpartner

Dr.-Ing. Rüdiger Beermann und Dipl.-Ing. (FH) Achim Wedmann