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Toleranzmanagement
Geometrische Produktspezifikationen - Standards ermöglichen digitale Durchgängigkeit und steigern die Effizienz
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15.03.2021

Internationale Lieferketten brauchen Technische Zeichnungen, die Bemassungen für alle verständlich vorgeben

Geometrische Produktspezifikationen: Standards ermöglichen digitale Durchgängigkeit und steigern die Effizienz

Die Zusammenarbeit ist einfacher, wenn wir alle die gleiche Sprache sprechen. Für geometrische Produktspezifikationen ist das der internationale Standard ISO GPS oder ASME GD&T. Doch bevor man eine neue Sprache spricht, muss man sie lernen, und die digitale Transformation bringt ohnehin so viele Veränderungen für den Engineering-Prozessen mit sich. Hat es da wirklich eine hohe Priorität, die Art und Weise zu ändern, wie wir Maße festlegen? Wir sprachen mit Gili Omri von TES RnD, warum eine solche Initiative tatsächlich lohnenswert ist, und wie Manager ihr Team motivieren können, sie zu unterstützen.

Was könnte falsch daran sein, wie Abmessungen in meinem Unternehmen angegeben werden? Warum sollte ich in die Schulung meiner Teams investieren, um ISO GPS und das US-Pendant, ASME GD&T zu verstehen und richtig anzuwenden?

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Schulen Sie Ihre Teams darin, ISO GPS zu verwenden und zu verstehen, denn dieser Standard ermöglicht es Ihnen, die Designabsicht auf eindeutige, klare und wiederholbare Weise zu dokumentieren. Und diese Qualitäten zahlen sich in vielerlei Hinsicht aus.

Ich gebe Ihnen ein Beispiel. Vor einigen Wochen wurde ich von einem Unternehmen angerufen, das auf der Suche nach einem neuen Outsourcing-Lieferanten war, um Zeit und Kosten für die Produktion von Komponenten zu reduzieren. Sie kontaktierten einen bekannten Lieferanten auf einem anderen Kontinent und waren überrascht, dass es Probleme mit der Montage und der Funktionsfähigkeit der gelieferten Teile gab, obwohl die Prüfblätter der Teile eindeutig innerhalb der Spezifikationen lagen.

Eine Überprüfung der Zeichnungen ergab, dass der Zulieferer gute Arbeit geleistet hatte und alle geometrischen Spezifikationen erfüllt waren. Warum die Teile nicht gut waren, lag daran, dass die Zeichnungen nicht die funktionalen Anforderungen darstellten und teilweise einen mehrdeutigen, lokalen „Akzent“ von ISO-GPS verwendeten.

Es ist leicht nachvollziehbar, warum die Geschäftsleitung beschloss, daran etwas zu ändern. Heutzutage muss man die Beschaffung schnell anpassen können, aber in einem globalen Markt weiß man dann nicht, wer am Ende die Teile herstellt oder misst. Wer jetzt die Standards bei den geometrischen Produktspezifikationen nicht einhält, läuft Gefahr, Zeit und Qualität aufs Spiel zu setzen.

Die Verbesserung der Zusammenarbeit mit Lieferanten und Kunden ist sicherlich ein Plus für meine Wettbewerbsposition. Wie sieht es mit dem Produktentstehungsprozess in meinem Unternehmen aus? Wie steigert die Umstellung auf ISO GPS die Effizienz?

ISO GPS ermöglicht es Ihnen, die Konstruktionsabsicht auf eineindeutige, klare und wiederholbare Weise zu dokumentieren. Und diese Eigenschaften zahlen sich in vielerlei Hinsicht aus.

Betrachtet man Ihre Abteilungen, so gibt es einige offensichtliche Vorteile. Schauen wir uns das Produktdesign an. Durch die Verwendung von ISO GPS wird die Wiederverwendung von Konstruktionen produktiver. Außerdem wird die Konstruktionsprüfung einfacher und Größenschwankungen/Größenvariationen sind einfacher zu realisieren. Wenn wir dagegen Plus-Minus-Toleranz verwenden, ignorieren wir die Richtung, die Form und die Variation der Ausrichtung.

Das Fertigungsteam kann sich leichter auf das Wesentliche konzentrieren und den schnellsten und günstigsten Weg finden, um ein gutes Teil zu produzieren. Nach meiner Erfahrung produzieren Hersteller sehr oft Bauteile, die massiv „overengineered“ sind. Es kommt vor, dass ein Werkstück auf den tausendstel Millimeter genau gefertigt wird, obwohl die Funktionalität diese Genauigkeit nicht erfordern würde. Nur weil die Konstruktionsabsicht nicht klar ist und die Hersteller das Teil entsprechend der Prozessfähigkeit fertigen (da die funktionale Spezifikation fehlt). Mit ISO-GPS hingegen können Sie die Fertigungszeit reduzieren, Sie verringern die Zyklen und können bei Angeboten viel wettbewerbsfähiger sein.

Für Ihre Qualitätsabteilung verbessert sich, um nur einen von vielen Aspekten zu nennen, die Zusammenarbeit mit Konstruktion und Fertigung. Da die geometrischen Spezifikationen klar und eindeutig sind, machen Sie Schluss mit Diskussionen wie „das habt ihr nicht richtig gemessen...“, „so sollte das nicht gemessen werden“ und „das ist nicht, was gemessen werden muss“. Funktionale geometrische Grenzen im 3D-Modell ermöglichen es den Ingenieuren, den besten Messansatz zu wählen.

Betrachten wir das größere Bild der digitalen Transformation mit Initiativen zum digitalen Zwilling oder Industrie 4.0. Welchen Nutzen stiften Standards für Geometrische Produktspezifikationen dabei?

Das 3D-Modell beschreibt die ideale Geometrie sehr gut und wiederholbar, aber es liefert keine Informationen über die funktionalen Variationsgrenzen der Geometrie.

Mit ISO GPS können wir die funktionale Grenze für die Geometrievariation digital dokumentieren und dieses erweiterte Modell kann über den gesamten Lebenszyklus des Produkts wiederverwendet werden.

Der CNC-Programmierer muss zum Beispiel die geometrischen Grenzen nicht neu eingeben, da die CNC-Software die digitalen Informationen aus dem 3D-Modell lesen und verwenden kann. Gleiches gilt für Prüfsoftware - sie kann die digitalen Informationen über die GPS-Grenzwerte der Geometrie lesen und die Messung interpretieren.

Auch hier sparen wir Zeit. Wir müssen keine Daten eingeben, die bereits vorhanden sind, und wir reduzieren die Gefahr von Tippfehlern und Fehlinterpretationen. Insgesamt erhöhen wir den Grad der digitalen Konsistenz im Produktentstehungsprozess, indem wir immer wieder denselben Datensatz verwenden.

Wenn ich mich entscheide, ISO GPS einzuführen, wie kann ich die Konstruktion, das Qualitätsmanagement und die Produktion motivieren, diese Initiative wirklich anzunehmen?

Menschen wehren sich vor allem gegen Veränderungen, die sie fürchten. Also müssen Sie als Manager den Nutzen oder Wert für die Mitarbeiter aufzeigen.

Beispiele:

  • Für Konstrukteure - reduzierter Aufwand und Zeit für die Tolerierung
  • Für die Fertigung - das kommentierte 3D-Modell ist für die Software lesbar, so dass sich der Programmierer auf den Prozess konzentrieren kann, anstatt Informationen abzutippen, die sich bereits auf dem kommentierten ISO-GPS-Modell befinden.
  • Für Messtechniker – die Software liest die 3D-PMI (Product Manufacturing Information) und spart dadurch Programmier- und Berichtsaufwand.

Die Nutzung von ISO GPS (oder ASME GD&T) ermöglicht es den Konstrukteuren, sich auf ihre Hauptaufgabe zu konzentrieren, nämlich dass die Teile ihre Funktion erfüllen. Kosten und Herstellbarkeit sind wichtige Randbedingungen, aber nicht ausreichend. Wir können uns nicht für kostengünstige Teile entscheiden, die sich nicht zusammenbauen lassen oder nicht funktionieren. Fertigung und Messtechnik sind Randbedingungen, die berücksichtigt werden müssen, aber sie sind nicht das ZIEL!

Der Ingenieur kann sich auf die definierten funktionalen Anforderungen konzentrieren und dann Fertigung und Messung als Randbedingungen berücksichtigen. Eine klare Definition der Entwurfsabsicht kann bei Konstruktionsprüfungen helfen. Auch das Annehmen oder Ablehnen von Änderungswünschen wird viel einfacher, da die funktionalen Spezifikationen dokumentiert sind.

Jeder, der am Produktionsprozess beteiligt ist, profitiert davon, dass Sie mit ISO GPS Unklarheiten und die Möglichkeit von Unstimmigkeiten reduzieren. Die Zusammenarbeit ist viel produktiver, wenn die Spezifikationen klar sind und durch eine Norm gestützt werden.

Um das Ganze aus der Sicht des Managements zusammenzufassen: ISO GPS oder GD&T bieten eine perfekte Möglichkeit, Zykluszeiten und Kosten zu reduzieren und gleichzeitig die Qualität zu verbessern. Sie machen einen wichtigen Schritt auf dem Weg zur digitalen Durchgängigkeit im Produktentstehungsprozess und das ist eine Grundvoraussetzung für den digitalen Zwilling!  

Gili Omri

Gili Omri, Inhaber von TES-RnD, ISO-GPS /GD&T Trainer & Berater, ist ein erfahrener F&E-Ingenieur mit umfangreicher Erfahrung in der mechanischen Produktentwicklung in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Automotive, medizinische Geräte und Konsumgüter. Omri ist Mitglied und technischer Experte von ISO\TC 213 und leitet derzeit eine Arbeitsgruppe, die sich mit der Verbesserung der Nutzbarkeit von ISO-GPS-Systemen befasst, sowie ein zertifizierter Senior ASME Y14.5. Mentor, Trainer und Berater für Dimensionsmanagement, Experte für Toleranzabweichungen und Akkumulation.

 

 

 

Wofür stehen die Normen ISO GPS und GD&T?

ISO GPS oder GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) ist eine internationale, klare und präzise Symbolsprache, die für den Zweck entwickelt wurde, die Konstruktionsabsicht zu dokumentieren, die funktionalen Anforderungen an ein hergestelltes Montageteil zu beschreiben und die Kompatibilität und Austauschbarkeit dieser Teile zu gewährleisten. GD&T ist das Instrument zur präzisen und eindeutigen Definition funktionaler Spezifikationen für Größe, Form und Ausrichtung. GD&T stellt die Verbindung zwischen theoretischen 3D-Modellen, CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing) und CAI (Computer Aided Inspection) und der realen Welt und Lage der Features eines gefertigten Bauteils her.