Die Fertigungsmesstechnik ist eine Schlüsseltechnologie für die Qualitätssicherung von Produkten und Prozessen und sichert so die weltweite Spitzenposition deutscher Technologien. Um diese Position auch in der Zukunft halten zu können, hat die VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) analysiert, wie sich die Fertigungsmesstechnik in den kommenden Jahren entwickelt. Die Ergebnisse wurden auf der Control 2011 unter dem Titel „Roadmap Fertigungsmesstechnik 2020" in Stuttgart vorgestellt.

Kurze Inspektionszeiten
Schneller, sicherer, genauer, flexibler - so lauten die zukünftigen Anforderungen an die Fertigungsmesstechnik in allen Branchen. Die Bedeutung der Fertigungsmesstechnik für den Unternehmenserfolg nimmt beständig zu. „Qualität ist für Unternehmen jeder Branche ein wichtiges Instrument, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und zu erhalten", sagt Prof. Dr.-Ing. Robert Schmitt, Vorsitzender des Fachbereichs Fertigungsmesstechnik der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA). „Die heutigen kurzen Produkt- und Innovationszyklen bewirken, dass immer anspruchsvollere Prozesse in immer kürzerer Zeit beherrscht werden müssen."

"Alles ist messbar"
Durch den technischen Fortschritt in der Fertigungsmesstechnik stehen heute in der Produktion wesentlich mehr Informationen über Produkte und Fertigungsprozesse zur Verfügung. „Die messtechnische Erfassung von Qualitätsmerkmalen industriell gefertigter Produkte ist weitgehend gelöst. Es ist prinzipiell alles messbar. Die Herausforderung für die Fertigungsmesstechnik heute ist die Implementierung von Messtechnik in der industriellen Produktion, so dass die Erfassung der Produktqualität wirtschaftlich realisiert wird", erklärt Dr.-Ing. Dietrich Imkamp, Leiter der Roadmap-Arbeitsgruppe. Die durch die Messtechnik gelieferte höhere Informationsdichte ermöglicht es, drohende Verluste durch fehlerhafte Produkte frühzeitig zu erkennen. Sie trägt damit wesentlich zur ressourceneffizienten Gestaltung sowie zur Transparenz und Wirtschaftlichkeit der Produktion bei.

Sensor- und Informationsfusion
Soll die Qualität eines Produkts oder eines Fertigungsprozesses bestimmt werden, so galt bislang: Je mehr oder je höherwertige Informationen erforderlich sind, umso mehr Sensoren sind einzusetzen. Doch in der Praxis reicht häufig eine einfache Ansammlung mehrerer Sensoren nicht mehr aus. „Abhilfe kann hier die Sensor- und Informationsfusion schaffen, die zur Charakterisierung von Prozess oder Produkt gezielt mehrere Informationskanäle nutzt", meint Dr.-Ing. Michael Heizmann, Mitglied und Autor der VDI/VDEGMA- Arbeitsgruppe. „Die Sensor- und Informationsfusion besitzt insbesondere das Potenzial zur Entwicklung leistungsfähiger und gleichzeitig günstiger Messsysteme, ohne spezielle Systeme für jede Anwendung aufwendig und teuer optimieren zu müssen." Solche Ansätze sind außerdem erforderlich, um mit Hilfe von vielen unterschiedlichen Messdaten Fertigungsprozesse ständig und umfassend zu überwachen.

Trends für Mikro- und Nanomesstechnik
Mit der fortschreitenden Miniaturisierung der zu fertigenden Strukturen steigen auch die Anforderungen an die zur Fertigungskontrolle verwendeten Messgeräte. Dr. Harald Bosse, ebenfalls Mitglied und Autor der VDI/VDE-GMA-Arbeitsgruppe: „Die hieraus ableitbaren Trends in der Mikro- und Nanomesstechnik sind zum einen die Anwendung verschiedener, sich ergänzender Messmethoden zur wirtschaftlichen Erfassung der für die Qualität des mikrotechnischen Produkts relevanten geometrischen Merkmale. Zum anderen sind auch die funktionsrelevanten Eigenschaften der in der Mikroproduktion verwendeten unterschiedlichen Materialien, wie z.B. deren Härte, zuverlässig zu bestimmen. Eine besondere Herausforderung für die Nanomesstechnik, sowohl für die Inline- als auch für die Offline-Charakterisierung, ist die im Verhältnis zu den Abmessungen des Nano-Objekts oftmals noch zu grobe Messsonde. Das Messsignal gibt häufig nur indirekte Informationen über das Messobjekt und bedarf deshalb einer Abstützung durch Modellierungsverfahren."