Die schwierigste Oberfläche ist die, die man nicht sieht

Bei der Auslegung einer Prüfanlage sind die sichtbaren Merkmale selten das Problem. Schwierig wird es dort, wo man innenliegende Flächen prüfen muss: die Wand einer Sacklochbohrung, die Innenseite eines Rohres, ein Hinterschnitt hinter einer Kante, eine Nut im Bauteilinneren. Genau dort sitzen häufig die funktionskritischen Merkmale – Dichtflächen, Passungen, Gewindeansätze.

Warum innenliegende Flächen prüfen drei Probleme gleichzeitig aufwirft

Zugänglichkeit. Der Sensor muss physisch dorthin, wo das Merkmal liegt. Bei einer Bohrung von wenigen Millimetern Durchmesser stehen dafür keine üblichen Objektive zur Verfügung.

Beleuchtung. Im engen Raum gibt es keine Möglichkeit, Licht seitlich einzukoppeln. Beleuchtung und Abbildung teilen sich denselben Zugang. Gleichzeitig erzeugt jede Innenwand Mehrfachreflexionen, die den Kontrast zerstören.

Abbildungsmaßstab über die Tiefe. Eine Bohrungswand verläuft parallel zur optischen Achse. Was nah an der Öffnung liegt, wird groß abgebildet, was tief liegt, klein – und beides gleichzeitig scharf abzubilden gelingt nur mit erheblichem Aufwand.

Wo Sichtprüfung endet und Messtechnik beginnt

Für eine grobe Sichtkontrolle reicht in vielen Fällen ein Endoskop. Der Prüfer sieht, ob ein Span in der Bohrung liegt oder die Wand verkratzt ist. Was er nicht bekommt, ist ein reproduzierbarer Zahlenwert. Zwei Prüfer bewerten dieselbe Aufnahme unterschiedlich, derselbe Prüfer bewertet sie am Ende der Schicht anders als am Anfang.

Sobald das Merkmal quantifiziert werden muss – Durchmesser, Rundheit, Rautiefe, Tiefe eines Defekts –, führt kein Weg an einer messenden Erfassung vorbei. Je nach Aufgabe kommen dafür unterschiedliche Verfahren infrage: chromatisch-konfokale Sensoren für hochauflösende Abstandsmessung auf kleinstem Raum, optische Kohärenztomografie für Schichten und tiefenaufgelöste Strukturen, spezielle Innenoptiken für die vollständige Abwicklung einer Bohrungswand in einem Bild.

Rohre sind ein Sonderfall mit eigener Logik

Bei Stahl- und Edelstahlrohren kommt zur Innenprüfung eine zweite Anforderung hinzu: Es geht nicht um ein Teil, sondern um eine kontinuierliche Länge. Geprüft wird nicht ein Merkmal an einer Stelle, sondern ein Zustand über den gesamten Verlauf – Schweißnaht innen, Oberflächenfehler, Wandstärke. Der Aufbau muss deshalb mit dem Material mitlaufen statt es anzuhalten. Mehr dazu unter Prüflösungen für Stahl- und Edelstahlrohre.

Warum diese Aufgaben eine Machbarkeitsprüfung brauchen

Bei gut zugänglichen Merkmalen lässt sich aus Zeichnung und Toleranz meist abschätzen, ob eine optische Prüfung funktioniert. Bei innenliegenden Flächen ist das nicht seriös möglich. Zu viel hängt an Details, die erst am realen Bauteil sichtbar werden: wie die Oberfläche das Licht zurückwirft, wie stark die Bearbeitungsspuren streuen, wie groß der Versatz zwischen zwei Teilen derselben Charge ausfällt.

Deshalb steht bei uns vor jedem Angebot eine Prüfung mit echten Bauteilen. Das Ergebnis ist entweder ein belastbares Konzept – oder die begründete Aussage, dass die Aufgabe optisch nicht in der geforderten Sicherheit lösbar ist. Beides ist deutlich mehr wert als eine Zusage, die sich später nicht halten lässt.

Der Aufwand steckt in der Handhabung, nicht in der Optik

Ein Punkt, der bei der Kalkulation solcher Anlagen regelmäßig unterschätzt wird: Die eigentliche Herausforderung liegt oft nicht im Sensor, sondern darin, ihn wiederholgenau an dieselbe Stelle zu bringen. Bei einer Bohrung von acht Millimetern Durchmesser entscheidet ein Versatz von wenigen Zehntelmillimetern darüber, ob die Aufnahme auswertbar ist.

Daraus ergeben sich Anforderungen an die Zuführung, die mit der Prüfung selbst zunächst nichts zu tun haben: Das Bauteil muss in einer definierten Lage ankommen, seine tatsächliche Position muss erfasst und die Sensorbewegung darauf ausgerichtet werden. Wo mehrere Bohrungen an einem Teil zu prüfen sind, kommt die Frage der Reihenfolge hinzu – jede Umpositionierung kostet Prüfzeit.

In der Praxis fällt deshalb ein erheblicher Teil der Entwicklungsarbeit auf Mechanik und Ablaufplanung. Wer nur die Sensorik betrachtet, unterschätzt Aufwand und Durchlaufzeit einer solchen Anlage regelmäßig um ein Vielfaches.

Wer innenliegende Flächen prüfen lassen möchte, sollte deshalb früh nicht nur das Merkmal beschreiben, sondern auch, wie das Bauteil ankommt und wie viel Zeit je Teil zur Verfügung steht.

Eine Übersicht unserer Lösungen für diesen Bereich finden Sie unter Prüfung innenliegender Flächen. Für eine Einschätzung Ihres Bauteils sprechen Sie uns an.

Weiterführende Quellen: Weiterführend zum Stand der Technik: VDMA Industrielle Bildverarbeitung. Die Grundlagen vieler hier eingesetzter Verfahren stammen aus der Produktionsforschung, unter anderem vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, aus dem MABRI.VISION 2015 hervorgegangen ist.