Digitale Messschieber für den 3D-Druck: Auflösung und Genauigkeit

Anzeigeauflösung und angegebene Genauigkeit sind zwei getrennte Angaben

Das technische Bulletin von Mitutoyo behandelt digitale, Uhren- und Nonius-Messschieber. Es beschreibt zwei Genauigkeitsmerkmale auf Grundlage von ASME B89.1.14-2018: den Teilflächenkontaktfehler E und den Skalenverschiebungsfehler S. Die Anzeigeauflösung ist eine separat zu lesende Angabe; das Bulletin sagt nicht, dass sie zur Wahl eines Geräts ausreicht.

Das Bulletin ordnet E den Außenmessflächen und S den anderen Messflächen zu, einschließlich Innen-, Stufen- und Tiefenmessungen. Seine Spezifikationen setzen voraus, dass der Nullpunkt mit den Außenmessflächen eingestellt wurde; daher weist es darauf hin, dass bei anderen Messflächen größere Fehler auftreten können. Das Dokument nennt nicht für jedes erhältliche Modell einen Wert.

Notieren Sie auf einem Produktblatt die Anzeigeauflösung getrennt von den für dieses Modell angegebenen Genauigkeitsmerkmalen. Laut Mitutoyo sind die Standardwerte Vorgaben: Ein Hersteller oder Anwender kann andere Werte angeben. Halten Sie beim Vergleich von Modellen Fehlerangabe, Messfläche und Bedingungen zusammen, statt eine Spezifikation auf ihre Dezimalstellen zu reduzieren.

Von der angezeigten Ziffer zur Maßentscheidung

Die Auflösung beschreibt den Anzeigeschritt; sie liefert nicht den vollständigen zulässigen Fehler. Das Mitutoyo-Bulletin stellt die maximal zulässigen Fehler E und S mit Standardwerten aus ASME B89.1.14-2018 vor und erklärt, dass Hersteller oder Anwender andere Werte angeben können. Außerdem gibt es an, dass die Spezifikationen bei 20 °C gelten. Machen Sie aus einer Zeile dieser Tabelle kein Merkmal, das automatisch für jedes Gerät mit demselben Anzeigeschritt garantiert ist.

Zur Veranschaulichung der NIST-Planungsregel nehmen wir an, für ein hypothetisches Projekt sei eine Toleranz T von 0.20 mm festgelegt. Ein Zehntel davon sind 0.02 mm, sodass ein Anzeigeschritt von 0.01 mm allein dieses Auflösungsziel erfüllt. Das belegt weder einen Maximalfehler von 0.01 mm noch rechtfertigt es die Abnahme des Teils. Die Gerätefehler für das Maß und die Messflächen sowie das für die Entscheidung erforderliche Verfahren müssen weiterhin beurteilt werden. Für dieses Beispiel wurden weder ein gedrucktes Maß noch ein Messschieber gemessen.

Die Waagen-FAQ des NIST bietet eine weitere Veranschaulichung: Sie trennt den Anzeigeschritt vom Eichwert, ohne dass eine Waage durch eine feinere Anzeige genauer wird. Die Klassen und Symbole in dieser FAQ gehören zum Wägen; sie sind keine Spezifikationen für Messschieber. Greifen Sie für Ihren Kauf auf die Herstellerangaben des gewählten Modells und das zu prüfende Maß zurück, statt sich auf eine Analogie zu einer anderen Gerätefamilie zu stützen. Bewahren Sie die Nachweise zu genau diesem Modell bei Ihren Auswahlunterlagen auf.

Die Auflösung ausgehend von Ihrer Zieltoleranz wählen

Das NIST-Handbuch verknüpft das Messziel mit der Auflösung und empfiehlt als Faustregel eine Auflösung, die mindestens zehnmal feiner ist als die Toleranz. Als Anzeigeschritt bedeutet das höchstens T/10 für die gewählte Toleranz T. Das ist eine allgemeine Planungshilfe, keine Spezifikation für ein bestimmtes Modell, keine Genauigkeitsgarantie und keine Abnahmeregel für gedruckte Teile.

Derselbe Text nennt ein Beispiel aus der spanenden Bearbeitung. Bei einem Drehvorgang, bei dem die Werte voraussichtlich nicht mehr als einige Tausendstel Zoll vom Nennwert abweichen, muss der Durchmesser auf ein Tausendstel Zoll genau gemessen werden, und das Handbuch folgert, dass Nonius-Messschieber als Messgerät für diese Anwendung ausreichen würden.

Legen Sie bei einem Funktionsmaß zuerst die Toleranz fest, die Ihre Konstruktion zulässt. Die NIST-Regel kann helfen, eine Auflösungsanforderung einzugrenzen, aber sie kann ohne das Handbuch des Modells weder einen Messschieber auswählen noch ein gedrucktes Teil qualifizieren. Ihr Beispiel mit dem Nonius-Messschieber gilt nur für den genannten Drehvorgang, nicht für gedruckten Kunststoff.

Wiederholgenauigkeit: die dritte Angabe, nach der es sich zu suchen lohnt

Die vorliegenden Dokumente definieren die Wiederholgenauigkeit von Messschiebern nicht. Wenn das Handbuch des Modells sie separat angibt, notieren Sie diese Definition und ihre Bedingungen; leiten Sie sie nicht allein aus der Auflösung oder einem angegebenen Genauigkeitswert ab.

Wenn Sie eine Messung wiederholen, um Teile zu vergleichen, notieren Sie die Messwerte und Bedingungen; diese Quellen messen weder die Streuung des Messschiebers noch den Anteil einer Abweichung, der auf das Werkzeug zurückzuführen ist.

Laut Mitutoyo-Bulletin hängen die Spezifikationen von der gemessenen Länge ab, nicht vom Gesamtmessbereich des Geräts, und gelten bei 20 °C. Es definiert keinen allgemeinen Wert für die Wiederholgenauigkeit von Messschiebern. Suchen Sie die Definition, Werte und Bedingungen im Handbuch des exakten Modells, falls angegeben.

Angaben, die Sie vor dem Kauf lesen sollten

Laut Mitutoyo hängen die Fehler E und S von der gemessenen Länge ab, nicht nur vom Gesamtmessbereich. Ordnen Sie das zu prüfende Maß der entsprechenden Spezifikation und ihren Bedingungen zu. Die Ein-Zehntel-Regel des NIST hilft, ein Auflösungsziel festzulegen, ersetzt aber weder diese Prüfung noch das Handbuch des Modells.

Prüfen Sie bei einer Innenmessung auch die Geometrie der Messflächen des Modells. Das Bulletin weist darauf hin, dass manche Messschieber gekreuzte Messschneiden verwenden, deren Dicke und Spiel bei kleinen Innendurchmessern zusätzliche Fehler verursachen können. Für die erfassten Messschieber bis 300 mm nennt es den nach ASME B89.1.14-2018 erforderlichen zusätzlichen Test mit einem 5-mm-Einstellring. Das gilt für die Messflächen und die Prüfung des Messschiebers, die im Bulletin beschrieben sind; eine gedruckte Bohrung wird dadurch nicht qualifiziert.

Für die formale Konformitätsprüfung beschreibt das Bulletin Endmaße, ein Messschieber-Prüfgerät oder andere Referenznormale. Es nennt je nach Messbereich mindestens drei bis fünf Punkte, mindestens 90 % dieses Bereichs und Positionen von nahe der Schiene bis nahe den Schnabelspitzen; auch andere Messarten benötigen einen Prüfpunkt. Diese Anweisungen fassen ASME B89.1.14-2018 zusammen; für diese Seite wurde kein Test durchgeführt. Als Referenznormale für Innenmessungen sind ein Messschieber-Prüfgerät, ein Einstellring oder Endmaße mit Zubehör aufgeführt; die angegebene Standard-Prüfgröße liegt zwischen 20 und 50 mm. Das Bulletin verlangt außerdem einen Prüfpunkt für jede andere Messart, einschließlich Tiefen- und Stufenmessung, mit einem Endmaß auf einer Messplatte.

Wo das Werkzeug endet und die Methode beginnt

Die beiden vorliegenden NIST-Referenzen beschreiben kein Messverfahren für gedruckten Kunststoff. Diese Seite kann eine Messwertabweichung daher nicht auf Klemmkraft, Schnabelwinkel oder einen Grat zurückführen; notieren Sie Werkzeug, Maß und Prüfbedingungen separat.

Das NIST-Handbuch bietet eine Planungsregel: Die Zieltoleranz hilft, die erforderliche Auflösung festzulegen. Es erstellt keine Rangfolge von Messschiebern und sagt nicht, dass ein digitaler Messschieber ein gedrucktes Teil qualifiziert. Ermitteln Sie bei Konformitäts- oder Sicherheitsanforderungen das für diesen Einsatz vorgeschriebene Verfahren und Messgerät.

Quellen und Grenzen

• NIST — FAQ zu Wägen und Waagen (Bereich Wägen)
• NIST Engineering Statistics Handbook — Parameter, Bereiche und Auflösung
• Mitutoyo — Genauigkeit und Kalibrierung von Messschiebern, EDU-15003A (2018)

Wir ordnen Hersteller- und Community-Dokumentation; diese Produkte haben wir nicht selbst gemessen. Das Handbuch Ihres genauen Modells hat Vorrang vor allgemeinen Hinweisen.