Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue ISO-Toleranznormung zur eindeutigen Bauteilbeschreibung

11.09.2015

Von Prof. Dr. em. Bernd Klein, Kassel

Unbemerkt von vielen Unternehmen ist in den letzten Jahren die Geometrische Produktspezifizierung (GPS) zur Definition von Werkstückgeometrien und Werkstückeigenschaften umgesetzt worden. Dies hat gerade in letzter Zeit zu erheblichen Normenanpassungen und formalen Neuerungen geführt, die nunmehr verbindlich geworden sind für die Erstellung rechtskonformer Fertigungsunterlagen.


Abb. 1: Bemaßtes und toleriertes Werkstück gemäß GPS

Festgeschrieben wurde auch der Grundsatz der bestimmenden Zeichnung und das Endgültigkeitsprinzip. Es gilt somit vertraglich stets nur die Normauslegung und nicht mögliche Interpretationen aus der Industriepraxis. Dies bedingt, dass sich die Verantwortlichen in den Unternehmen aktiv mit der aktuellen Normenlage auseinandersetzen müssen.

Stand der Technik

Eine Produktentwicklung besteht aus kreativen und formalen Phasen, die bekanntlich etwa 70 % der Herstellkosten von vornherein festlegen. Insbesondere bedarf eine wirtschaftliche Fertigung formal richtiger Zeichnungen. Hierzu gehört eine eindeutige Darstellung, die Vergabe von Längenmaßen und Toleranzen sowie die Festlegung von Oberflächengüten. Zeichnungen beinhalten somit das spezielle Produkt-know-how eines Unternehmens.

Ausgelöst durch die Möglichkeiten des CAD, der CNC-Fertigung und der digitalen Messtechnik wurde das übergeordnete System der Geometrischen Produkt-spezifizierung (s. DINV ENV13005 bzw. ISO 17450) geschaffen, welches höchst-mögliche Exaktheit in der Geometriebeschreibung verlangt. Gleichzeitig verdeutlicht das GPS-System auch die Stufen der Produktrealisierung und die somit erforderlichen Umsetzungsstufen.

Um im Stadium der Realisierung eine Entscheidung über die Qualitätsgerechtheit eines Werkstückes treffen zu können, bedarf es zunächst der Vereinbarung eines Tolerierungsgrundsatzes. Nach dem zu Beginn des Jahres 2012 der nationale deutsche Grundsatz des Hüllprinzips (alte DIN 7167) für ungültig erklärt wurde, gilt national und international das Unabhängigkeitsprinzip (s. ISO 8015:2011).

Dies besagt, dass jede an einem Werkstück angetragene Toleranz unabhängig ist und somit getrennt nachgewiesen werden muss, falls nicht eine besondere Beziehung über eine Materialbedingung (ISO 2692:2014) gewünscht wird. Hiervon betroffen sind Maßtoleranzen und deren zusammen wirken mit Form- und Lagetoleranzen (s. ISO 1101:2014).

Gleichzeitig wurde der Komplex der Maßtoleranzen mit der ISO 14405 neu geregelt. Grundsätzlich muss heute bei der Werkstücktolerierung in Größenmaße (ISO 14405-1:2010) und Nicht-Größenmaße (ISO 14405-2:2012) unterschieden werden. Dies war notwendig, da bisher in der Normung nicht geregelt war, wie und wo ein Zweipunkt-Maß für einen messtechnischen Nachweis abzugreifen ist. Die meisten Maßangaben können nämlich nicht eindeutig nachgewiesen werden und sind insofern tatsächlich interpretierbar.

Nur Größenmaße (Durchmesserangaben, Weiten und Breiten, oder Kegel- bzw. Keilwinkel) dürfen noch mit Plus-Minus-Toleranzen versehen werden und sind mittels einer Zweipunktmessung (gegenüberliegende Punkte) nachzuweisen. Hierunter fallen jetzt auch Maße die mit einer ISO-Codeangabe (z.B. H7) ausgewiesen sind. Falls eine Passfunktion zu erfüllen ist, muss zusätzlich zum ISO-Code eine Hüllemittels der Zusatzangabe Envelope (E) extra vereinbart werden, diese ist dann mit einer Lehrung verbunden.

Hiervon abzugrenzen sind Nicht-Größenmaße (lineare oder winklige Mittenabstände, Stufenmaße, Radien und Maße zur Festlegung von unregelmäßigen Profilformen), welche durch geometrische Toleranzen einzugrenzen sind.

Der Komplex der geometrischen Toleranzen (ISO 1101:2014) für die 2D- und 3D-Tolerierung ist in 15 Toleranzarten unterteilt, welche die Abweichungen von Geometrieelementen (d.h. von ihrer Form, Richtung, Ort und Lauf) beschreiben. Form- und Lagetoleranzen fallen in die Gruppe der Zufallsabweichungen, sie sind insofern nicht verhinderbar, sondern treten bei jedem Fertigungsverfahren mehr oder weniger ausgeprägt auf.

Der messtechnische Nachweis hat nach der sogenannten Minimumbedingung zu erfolgen. Diese definiert, dass die kleinste erfasste Soll-Ist-Abweichung als Vergleichsnormal heranzuziehen ist. Wenn diese Abweichung größer als die vorgegebene Toleranz ist, ist das Werkstück zu verwerfen.

Für die Entscheidung ob ein Werkstück letztlich zeichnungsgerecht hergestellt wurde, ist der Zusammenhang zwischen der dimensionellen und geometrischen Toleranz entscheidend. Das zuvor erwähnte Unabhängigkeitsprinzip lässt insofern zu, dass ein Werkstück sein Maximum-Material-Maß einnehmen kann und gleich-zeitig noch seine Form- und Lagetoleranz voll ausschöpfen darf.

Die massliche Situation stellt sich insofern anders da, als beim bekannten Hüllprinzip, welches bisher in Deutschland gebräuchlich war. Falls aus funktionellen Gründen dennoch eine Hülle benötigt wird, lässt sich diese über die neue ISO 14405-1vereinbaren. Eine Hülle kann hiernach aber nur bei zylindrischen Geometrieelementen bei zwei gegenüberliegenden parallelen Flächen gebildet werden, die gewöhnlich für eine Passfunktion erfüllen sollen.

Um auch hier Einfluss auf die Kosten nehmen zu können, kann sinnvoll noch die Maximum-Material-Bedingung (Μ) genutzt werden. Diese lässt ein Überschreit einer Form- und Lagetoleranz zu, um den Betrag der nicht ausgenutzten Maßtoleranz.

Dieser kurze Einblick in das neue System der Maß- und Geometrietolerierung, soll letztlich dazu motivieren, dass sich die Verantwortlichen in den Unternehmen mit dieser Thematik auseinandersetzen, da Toleranzen einen weiten Einfluss haben auf die Funktionalität, Kosten und Qualität. In einer Untersuchung wurde festgestellt, dass sich mittels einer toleranzgerechten Werkstückbeschreibung die reinen Fertigungskosten um etwa 7 bis 10 % reduzieren lassen. Dieses Potenzial sollte nicht ungenutzt bleiben.

Einzelheiten und Anwendung werden in der HDT- Veranstaltung mit Professor Dr. em Bernd Klein „Neue ISO – Toleranznormen zur eindeutigen Bauteilbeschreibung“ in einem Ein-Tages-Kompaktseminar am 16. März 2016 im Haus der Technik - Berlin - Alexanderplatz näher erläutert und diskutiert.

Details und Anmeldung finden Interessierte unter http://www.hdt-essen.de/Toleranzmanagement_Seminar_W-H130-10-115-5

Heike Cramer-Jekosch | Haus der Technik e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Seminare Workshops:

nachricht Optimierter Einsatz magnetischer Bauteile - Seminar „Magnettechnik Magnetwerkstoffe“
18.01.2018 | Haus der Technik e.V.

nachricht Mit 48 Volt Bordnetz unterwegs zur Elektromobilität
11.01.2018 | Haus der Technik e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Seminare Workshops >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

23.01.2018 | Veranstaltungen

Gemeinsam innovativ werden

23.01.2018 | Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Lebensrettende Mikrobläschen

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

3D-Druck von Metallen: Neue Legierung ermöglicht Druck von sicheren Stahl-Produkten

23.01.2018 | Maschinenbau

CHP1-Mutation verursacht zerebelläre Ataxie

23.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics