Maßprüfung: Prüfbericht, kritische Maße, Erstmusterprüfung

Ein Teil zu prüfen heißt zu kontrollieren, dass seine Maße und Formen die Zeichnung innerhalb der Toleranzen einhalten. Die Mittel reichen vom Einfachen bis zum Anspruchsvollen:

• Handmessmittel (Messschieber, Bügelmessschraube, Messuhr) und Lehren („Gut/Ausschuss“) für gängige Maße;
• der Profilprojektor und die optische Messung für kleine Teile und Konturen;
• das Koordinatenmessgerät (KMG), das das Teil antastet und Maße, Positionen und Formen im Raum misst;
• der 3D-Scanner, der eine Freiformfläche mit dem digitalen Modell vergleicht.

Bleibt, was Sie bei der Lieferung erhalten. Drei Dokumente werden oft verwechselt:

• das Konformitätszeugnis: eine Erklärung, dass die Teile konform sind, ohne Messwerte;
• der Prüfbericht: die gemessenen Werte, Maß für Maß;
• das Werkstoffzeugnis: Zusammensetzung und Eigenschaften des Werkstoffs, zum Beispiel vom Typ 3.1 nach EN 10204.

Geben Sie an, welches Sie brauchen: Es ist die häufigste Quelle von Missverständnissen zwischen Kunde und Betrieb. Zu den darauf spezialisierten Betrieben siehe die Seite Lohnfertigung Prüfung und Messtechnik.

Nicht alle Maße einer Zeichnung sind gleich wichtig. Ein Maß ist kritisch, wenn seine Abweichung die Montage verhindern oder Funktion, Dichtheit oder Sicherheit beeinträchtigen kann. Die übrigen, sogenannten freien Maße, fallen unter die Allgemeintoleranzen (siehe den Leitfaden zu den Zerspanungstoleranzen). So erkennen Sie sie:

1. Gehen Sie von der Funktion aus. Schnittstellen zu anderen Teilen (Passungen, Lochabstände), Dicht-, Führungs- oder Auflageflächen.
2. Berücksichtigen Sie die Anforderungen Ihrer Branche. Manche Kunden oder Normen legen „Schlüsselmerkmale“ oder „besondere Merkmale“ fest, die identifiziert und überwacht werden müssen.
3. Stützen Sie sich auf eine Risikoanalyse. Eine FMEA (Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse) zeigt, welche Abweichungen die schwersten Folgen hätten.

Kennzeichnen Sie sie anschließend auf der Zeichnung (Symbol, Blase oder Tabelle) und teilen Sie sie dem Betrieb mit. Widerstehen Sie der Versuchung, alles als kritisch zu erklären: Sind alle Maße kritisch, wird die Prüfung lang, teuer und unübersichtlich. Bitten Sie den Betrieb, Maße zu nennen, die ihm schwer einzuhalten oder zu messen erscheinen: Oft ist das die Gelegenheit, eine unnötige Toleranz zu lockern.

Ein verwertbarer Bericht erlaubt es einem Dritten, jede Messung dem Zeichnungsmaß und dem gemessenen Teil zuzuordnen. Er enthält:

• die Identifikation: Zeichnungsnummer und Index, Teile- oder Losnummer, Stückzahl, Datum, Prüfer;
• die Zeichnung mit Prüfmaßnummern (Ballooning): die Zeichnung, bei der jedes geprüfte Maß eine Nummer in einer Blase trägt, die in der Tabelle wieder auftaucht;
• die Ergebnistabelle: Maßnummer, Nennwert, Toleranzen, Istwert, Abweichung und Bewertung (konform oder nicht);
• die verwendeten Messmittel und ihr Kalibrierstatus;
• die festgestellten Abweichungen und die getroffene Entscheidung: Nacharbeit, Ausschuss oder beim Kunden beantragte Sonderfreigabe.

Zwei technische Punkte sollten vereinbart werden. Zunächst die Messunsicherheit: Das Messmittel muss deutlich genauer sein als die geprüfte Toleranz (ein Verhältnis von eins zu zehn wird häufig als Richtwert genannt). Dann die Entscheidungsregel für einen Wert nahe der Grenze: Gilt das Teil als konform oder nicht? Diese Frage behandelt die ISO 14253-1; einigen Sie sich vorab. Schließlich beträgt die Bezugstemperatur der Messung 20 °C: Ein frisch von der Maschine kommendes Teil muss sich vor einer Feinmessung stabilisieren.

Die Erstmusterprüfung ist eine vollständige Prüfung der ersten Teile, die mit dem Serienwerkzeug und im Serienprozess gefertigt wurden. Sie belegt vor dem Serienstart, dass der Lieferant das Teil entsprechend allen Anforderungen der Zeichnung und der Bestellung herstellen kann. Sie erstreckt sich auf alle Merkmale der Zeichnung, nicht nur auf die kritischen Maße, sowie auf Werkstoffe und Sonderprozesse.

In der Luftfahrt folgt sie in der Regel der EN 9102 (dieselbe Anforderung wird unter der Bezeichnung AS 9102 veröffentlicht). Sie stützt sich auf drei Formblätter: Das erste identifiziert das Teil und den Anlass der Prüfung; das zweite erfasst die Werkstoffe, Sonderprozesse (zum Beispiel Wärme- oder Oberflächenbehandlungen) und Funktionsprüfungen mit den zugehörigen Nachweisen; das dritte listet jedes Merkmal der Zeichnung mit Prüfmaßnummern samt Messwert auf. Die Norm gilt, wenn Vertrag oder Auftraggeber sie verlangen. Sie ist ganz oder teilweise zu wiederholen, wenn sich die Fertigung wesentlich ändert: Änderung der Konstruktion, des Prozesses, des Fertigungsorts oder des Werkzeugs, oder Wiederaufnahme nach langer Unterbrechung.

Außerhalb der Luftfahrt sind die Gepflogenheiten unterschiedlich. Die Automobilindustrie hat ihr Verfahren zur Freigabe von Serienteilen, das PPAP, mit einer Dokumentation gemessener Erstmuster. In der Medizintechnik hängen die Anforderungen an Rückverfolgbarkeit und Validierung vom Produkt ab (siehe den Leitfaden zu den Zertifizierungen ISO 9001, EN 9100 und ISO 13485). In den übrigen Fällen ist ein Maßprüfbericht des ersten Teils mit nummerierter Zeichnung und Werkstoffzeugnis ein ausgezeichnetes Erstmuster, vorausgesetzt, er wurde in der Bestellung definiert.

Ein Prüfplan (oder Überwachungsplan) beantwortet für jedes Merkmal fünf Fragen: welches Maß (auf der Zeichnung gekennzeichnet), mit welchem Messmittel, wie oft, nach welchem Annahmekriterium und mit welcher Aufzeichnung. Die Häufigkeit wird Maß für Maß nach dem Risiko festgelegt:

Eine 100-%-Prüfung aller Maße verlängert die Lieferzeiten und verteuert jedes Teil: Reservieren Sie sie für das, was sie rechtfertigt. Nehmen Sie diesen Plan in die Bestellung oder in das Lastenheft auf: Der Betrieb kalkuliert dann die Prüfzeit, und Sie vergleichen die Angebote bei gleichem Leistungsumfang.

Eine Prüfung dient zuerst dazu, Abweichungen vor der Lieferung zu erkennen. Vereinbaren Sie vorab, was danach geschieht:

• Die Nacharbeit ist nur möglich, wenn die Abweichung behebbar ist (es ist zum Beispiel noch Material abzutragen) und wenn das nachgearbeitete Teil die gesamte Zeichnung einhält.
• Der Ausschuss führt zur Fertigung eines neuen Teils: Legen Sie fest, wer das Material trägt und wie groß die zusätzliche Lieferzeit ist.
• Die Sonderfreigabe (oder Abweichungsgenehmigung) bedeutet, dass der Kunde in Kenntnis der Sachlage ein Teil außerhalb der Toleranz, aber brauchbar akzeptiert. Sie wird schriftlich beantragt, mit dem Teil und der gemessenen Abweichung: Der Betrieb liefert keine Abweichung ohne Zustimmung des Kunden.

Sehen Sie auch eine Reklamationsfrist nach Erhalt vor und bewahren Sie die Berichte auf: Im Streitfall dienen sie beiden Seiten als Nachweis.

Das KMG ist das Referenzmittel für komplexe Formen, Positionen (Lochabstände, Koaxialität) und die Form- und Lagetoleranzen der GPS-Tolerierung. Seine Kosten setzen sich aus einem einmal erstellten Messprogramm und einer Messzeit je Teil zusammen. Es verlangt zudem, die Bezüge der Zeichnung (A, B, C) einzuhalten: Sie müssen abbilden, wie das Teil tatsächlich montiert wird, sonst sagt die Messung nichts über die Funktion aus.

Für einen gängigen Durchmesser oder eine Länge genügt ein Handmessmittel oder eine Lehre und kostet weniger. Weiche oder verformbare Teile (Kunststoffe, dünne Bleche) eignen sich schlecht zum Antasten und erfordern eher eine optische Messung. Fragen Sie schließlich den Betrieb nach dem vorgesehenen Messmittel und dessen Kalibrierstatus. Lassen Sie die Teile von einem Dritten prüfen, bietet ein akkreditiertes Labor (in Frankreich durch das Cofrac, gemäß ISO/IEC 17025) zusätzliche Sicherheit.

Eine zu knappe Prüfung setzt Sie Ausschuss aus; eine zu weitgehende verteuert und verzögert. Nichts verpflichtet dazu, für alle Teile dieselbe Prüftiefe anzuwenden:

Geben Sie in Ihrer Anfrage die aktuelle Zeichnung und die kritischen Maße an, die Prüftiefe und das Format des Berichts (PDF, Tabellenkalkulation), die Häufigkeit, den Umgang mit Abweichungen (Nacharbeit, Sonderfreigabe) und gegebenenfalls das Werkstoffzeugnis. Stellen Sie klar, ob Sie die Zeichnung mit Prüfmaßnummern liefern oder ob der Betrieb sie erstellen soll. Ihr Angebot vergleicht dann gleichwertige Leistungen.

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