La tecnologia di misurazione è viva!

Zer la quinta volta, l'Istituto di Metrologia della Produzione Materiali e Ottica (PWO) e il suo direttore Prof. Dr. Ing. Claus Keferstein hanno organizzato la conferenza biennale, questa volta sotto il motto "Taking new paths - creating value". L'organizzatore si è anche avventurato in un nuovo territorio con un concetto di conferenza attraente. Parallelamente alle conferenze specialistiche, si è tenuta un'esposizione che quasi si avvicina all'importanza della fiera "Prodex" di Basilea. La lista degli espositori comprendeva 54 produttori leader di tecnologia di misurazione. La novità di quest'anno è stata che il secondo giorno della conferenza gli stessi espositori hanno tenuto brevi presentazioni, incontri con gli utenti e presentato i loro prodotti - per i visitatori specializzati, tecnici di misurazione provenienti da Svizzera, Austria e Germania, una piattaforma ideale per approfondire le loro conoscenze

Le numerose presentazioni tecniche si sono concentrate su argomenti come la metrologia delle coordinate e delle superfici, la metrologia dei rivestimenti e l'ottimizzazione dei processi. Introdotto da relazioni sulle tendenze attuali, sono seguite spiegazioni approfondite da parte di specialisti in workshop paralleli.

Praticamente richiesto

Nella sua introduzione, il Prof. Claus Keferstein è andato dritto al punto e ha chiesto: "La misurazione veloce e accurata è economica e quella orientata al processo è costosa? O sono complementari? A volte avete bisogno di misurare rapidamente, ma non in modo accurato?". Domande, in altre parole, che occupano quotidianamente i praticanti. Keferstein ha raddoppiato sul

L'imbarazzo della scelta

triangolo magico QM dopo: "Non si può avere tutto, se si vuole che la qualità sia alta, allora costa denaro e si ha bisogno di tempo. Se faccio abbassare la qualità, posso ridurre i costi o accorciare i tempi. O se ho bisogno di misurare più velocemente, allora costa, ma non posso avere tutti e tre".

Tali contraddizioni sono di notevole rilevanza per la tecnologia di misurazione nelle piante. Devono chiedersi costantemente: dove hai bisogno di cosa? Il cliente esige pezzi buoni al 100%. Allo stesso tempo, la pressione sui costi sta aumentando a causa di un cambio e una produzione più veloci, e i tempi di consegna stanno diventando sempre più brevi con lotti di dimensioni più piccole. Tutto questo ha un impatto enorme sullo sforzo di misurazione e di ispezione. In sostanza, secondo Keferstein, è il tipo di processo di ispezione che determina come il tecnico di metrologia può svolgere i suoi compiti. Oggi ha l'imbarazzo della scelta. Macchine di misura a coordinate e a più posizioni, macchine di misura di superfici e superfici di riferimento, controllo della lunghezza: coprono un'ampia gamma tra precisione, velocità e convenienza.

Cosa significa "esattamente"?

I compiti possono essere affrontati in modo più rilassato se si esamina il termine "accuratezza", ha detto Keferstein. Fondamentalmente, si tratta di assicurare una funzione. Per questa caratteristica funzionale si cerca una caratteristica di prova adatta. Le ambiguità sono disastrose. A cosa servono innumerevoli dati di misurazione se il prodotto non funziona ancora? Keferstein: "La correlazione tra la caratteristica del test e la caratteristica funzionale deve essere corretta, e poi viene la seconda domanda, cioè come posso misurare questa caratteristica del test?

La distinzione tra precisione assoluta e ripetibilità gioca qui un ruolo importante. La precisione assoluta è usata per l'accettazione da parte del cliente, le proprietà assicurate del prodotto sono controllate. Oltre a uno standard tracciabile, questo richiede una conoscenza precisa delle condizioni ambientali come la temperatura e le vibrazioni, perché queste hanno un'influenza sull'incertezza di misura. E questo è sempre "specifico al compito", dice Keferstein. L'asticella è posta in alto per le misurazioni assolute: devono essere riproducibili in tutto il mondo, cioè devono essere altrettanto valide alla VW in Brasile che nello stabilimento principale di Wolfsburg.

Il caso è diverso per la ripetibilità. Qui non si può parlare di incertezza di misura. Keferstein: "Qui guardo solo il processo. Si tratta di quanto sia stabile il processo, e questa è una questione specifica dell'azienda". Una volta che il processo è impostato, la ripetibilità può essere usata per determinare facilmente ed economicamente se un pezzo o la sua caratteristica funzionale sta andando alla deriva.

Misura in produzione

La tendenza a portare la tecnologia di misurazione sempre più vicino alla produzione è aumentata enormemente negli ultimi anni. La classica sala di misurazione lontana dal processo diretto probabilmente giocherà solo un ruolo minore in futuro. Keferstein ha mostrato molti esempi di applicazioni pratiche: Per la tecnologia di misurazione nel processo di produzione, misurazione sul processo, misurazione vicino al processo per controlli a campione e specifiche.

Kefstein vede la sfida dei prossimi anni nei processi di test nella produzione, perché in questo settore si può misurare in modo assoluto o anche con precisione ripetitiva. Sempre più metodi di misurazione moderni cercano qui soluzioni ottimali. Che si tratti di sensori ottici, di luce diffusa o di equatore, di misurazioni fuori asse su macchine utensili o di design speciali orientati al processo delle macchine di misura a coordinate, la conclusione di Keferstein è che alta qualità, tempi estremamente brevi nel processo e basso costo non devono più essere una contraddizione convincente: "Basta usare la giusta strategia e i giusti metodi di misurazione". Oggi, il know-how metrologico è la chiave per prodotti economici e di alta qualità.

Tattile o visivo?

Tobias Hercke, responsabile della metrologia delle superfici alla Daimler AG, ha parlato delle tendenze della metrologia delle superfici. Dal punto di vista dell'utente, è importante che la superficie di un componente svolga la sua funzione. Il compito principale della metrologia è quindi quello di garantire che la superficie abbia una relazione funzionale.

Sulla base della sua lunga esperienza, Hercke ha sviluppato la sua "propria filosofia": "Una superficie consiste nella somma dei suoi elementi strutturali. Per cui ai rialzi, alle scanalature e alle depressioni vengono assegnate determinate proprietà, verticalmente e lateralmente nella gamma dei µm. Ha sottolineato che ha sempre fatto bene con questo.

Nella sua conferenza, si è concentrato sulla questione se sia vantaggiosa la misurazione basata sul profilo o sull'area, cioè tattile o ottica. In un inventario

Profilato è lo standard

ha confrontato i punti di forza e di debolezza di entrambi i metodi. Dal punto di vista dell'utente, la misurazione basata sul profilo è un "metodo di misurazione pane e burro", la base per valutare la qualità e la funzionalità in molti settori dell'industria. La misurazione tattile è universalmente e solidamente applicabile e le aziende possono contare su personale ben addestrato. I punti deboli del metodo includono il basso contenuto informativo delle misurazioni e i tempi di misurazione più lunghi. La standardizzazione è matura, ma così complicata che difficilmente può essere trascurata dal designer e dall'utente.

Il grande contenuto informativo e i brevi tempi di misurazione parlano a favore dei metodi ottici areali. Permettono buone possibilità di visualizzazione e quindi una migliore valutazione dei risultati di misurazione. Rispetto ai metodi tattili, tuttavia, i metodi ottici sono ancora in una "fase di scoperta" e sono concentrati su industrie speciali. In termini di standardizzazione, la prima generazione di ISO 25178 è ancora all'inizio.

Non è un contrasto difficile

Per il professionista, si pone sempre più la domanda: "Il fine giustifica i mezzi? Secondo Tobias Hercke, i metodi di misurazione della superficie (ottica) devono aiutare sempre più a risolvere problemi che non possono essere risolti con i metodi di misurazione standard, o solo con grande sforzo. È prevedibile che nella standardizzazione e nella pratica profilo e superficie si "avvicineranno". Anche se il futuro vedrà "spesso lo stesso di prima" con molti buoni metodi di misura, Hercke vede i vantaggi della metrologia ottica delle superfici nel fatto che, per esempio, ci si può aspettare un ulteriore progresso nella vita utile di motori e componenti con metodi che misurano rapidamente le superfici.

Sempre sfidato di nuovo

Il Prof. Nikolaus Herres della NTB ha fornito una panoramica delle ultime tecniche di misurazione del rivestimento. Moltissimi componenti e prodotti funzionano grazie ai rivestimenti, da semplici maniglie di porte e trapani a complicati circuiti stampati, sensori, occhiali e ottiche. Le modifiche possono migliorare significativamente le loro proprietà. "Rivestire significa legare il materiale", ha notato Nikolaus Herres, nominando così immediatamente le difficoltà incontrate dai metodi di misurazione adeguati. Dopo tutto, le variabili obiettivo sono molteplici: composizione chimica, rugosità, spessore dello strato, porosità, stress residuo, durezza e usura, per nominarne solo alcune.

Si applicano condizioni speciali quando si misurano i rivestimenti: A seconda del metodo, una sonda estrae informazioni

Il fine giustifica i mezzi

da diverse "profondità" del campione. La sensibilità di rilevamento dipende dal contrasto del segnale, e la soppressione degli effetti interferenti può diventare un problema. E una buona "risoluzione spaziale" è importante se i difetti microscopici devono essere localizzati

Le molte variabili target richiedono un'ampia varietà di metodi di misurazione. Herres: "Possono essere 'speciali' perché il materiale di base sta sempre al gioco". E poiché i produttori sviluppano sempre nuovi rivestimenti, sfidano sempre di nuovo la tecnologia di misurazione: "Questa è una buona cosa", ha detto in conclusione il Prof. Nikolaus Herres.

Molti punti salienti

Un punto culminante della conferenza è stata la presentazione del Prof.Dr.Ing. Gerd Jäger (Ilmenau University of Technology). Jäger è considerato uno dei principali ricercatori del mondo in micro e nanometrologia. Ha presentato un dispositivo di misurazione della coordinazione 3D che raggiunge una precisione di pochi nanometri. I partecipanti hanno anche potuto informarsi sulle ultime opportunità di finanziamento della ricerca e hanno discusso il futuro della formazione in metrologia in Svizzera. Con l'impressione che lo Stato si ritiri sempre più dalla formazione e che il mondo della metrologia diventi sempre più complesso. Questo porterà a sempre più formazione speciale finanziata dall'azienda e adattata ai bisogni dell'azienda, è stata l'opinione dei presenti

I generalisti della tecnologia di misurazione, come il Prof. Claus Keferstein, potrebbero quindi diventare sempre più rari. Nei suoi 19 anni come docente e direttore d'istituto alla NTB, il direttore della conferenza ha costruito l'Istituto di Metrologia dei Materiali e dell'Ottica di Produzione (PWO) in un centro di formazione e di ricerca che conta oggi 20 collaboratori scientifici. Ora si è ritirato e il Prof. Dr. Ing. Andreas Ettemeyer diventerà ufficialmente il suo successore. Il grande apprezzamento per il lavoro di Claus Keferstein è stato confermato ancora una volta dal successo della sua conferenza d'addio.