Quantifizierung der Welligkeit von Zahnflanken mit optischer 3D Messtechnik 

Rauheit und Welligkeit filtern

Eine der größten Herausforderungen bei der Messung der Welligkeit auf Getriebeflanken ist es, die Welligkeit und die Rauheit der Oberfläche zu filtern. Mit herkömmlichen 2D bildgebenden Verfahren erzielte Honda nicht das gewünschte Ergebnis. Die Welligkeit ist fertigungstechnisch bedingt oft überlagert von Werkzeugspuren, verursacht von z.B. Fräsern, was es schwer macht, sie von der Rauheit vollständig zu isolieren. 2D Tastschnittverfahren oder taktile Messsysteme, die nur auf der Erfassung von einzelnen Profillinien basieren, sind dazu nur bedingt geeignet. Das optische, flächenhafte 3D Messsystem InfiniteFocus bietet hier mehr Möglichkeiten. Naoto Syukushima aus dem Bereich Powertrain-Prototypenbau erklärt: "Ra-Werte reichen nicht aus, um die reale Oberflächenbeschaffenheit von Flanken zu erfassen, da damit nur eine Profillinie abgebildet wird. Mit flächenhaften Sa-Werten hingegen können wir Oberflächenmerkmale vollflächig abbilden und in weiterer Folge mittels verschiedener Filterungsmethoden vollständig von der Welligkeit isolieren." Durch die Ergebnisse dieser Analyse hat es Honda geschafft, den Fertigungsprozess von Hypoidgetrieben zu adaptieren und negativer Geräuschentwicklung vorzubeugen.

Steile Flanken schneller messen

Hochauflösende und wiederholgenaue Messungen auch bei schwer zugänglichen Geometrien wie steilen Flanken sind ein weiteres Kriterium, das InfiniteFocus laut Honda von anderen Messtechnikanbietern unterscheidet. Das sagt Naoto Syukushima über den ursprünglichen Bedarf eines neues Messsystems: "Angefangen hat die Zusammenarbeit mit Bruker Alicona damit, dass wir auf der Suche nach einem Messmittel waren, das auch steilen Flanken messen kann." Der Getriebe- und Messtechnikexperte weiter: "Das System, das wir vorher im Einsatz hatten, hat unseren Ansprüchen nicht mehr genügt. Mit InfiniteFocus messen wir schneller und erhalten wesentlich aussagekräftigere Informationen. Wir sind deutlich effizienter geworden!" Was außerdem zu dieser Effizienzsteigerung beigetragen hat, ist nach Angaben von Honda die hohe Benutzerfreundlichkeit des 3D Messsystems, die 3D Farbinformation zur schnellen und einfachen Identifizierung von Verschleiß sowie die hohe Messleistung bei Flanken mit unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit. Letzteres ist zurückzuführen auf Verschleiß bzw. unterschiedliche Verschleißstadien und damit einhergehende unterschiedliche Reflexionseigenschaften der Flanke. Syukushima führt noch einen weiteren Aspekt an: "Unsere Bauteile haben oft eine Größe von 250mm x 250mm. Andere Messsysteme, die wir getestet haben, waren für dieses Messvolumen nicht einsetzbar."

Für die spezielle Anwendung der Welligkeitsanalyse war für Honda noch ein weiteres Kriterium ausschlaggebend. "Wir können die 3D Daten exportieren und dann eigene Analyseverfahren anwenden. In unserem Fall sind das Frequenzanalyseverfahren", erklärt Syukushima. Im japanischen Konzern hat man damit einen neuen Maßstab bei der Quantifizierung von Welligkeit auf Getriebeflanken gesetzt, den Honda sogar erfolgreich patentieren lassen konnte.