In der Ultrapräzisionstechnik ist Granit das ultimative Referenzmaterial und bildet die Grundlage für die Stabilität von Instrumenten, die im Mikro- und Nanometerbereich arbeiten. Doch selbst das von Natur aus stabilste Material – unser hochdichter schwarzer Granit ZHHIMG® – kann sein volles Potenzial nur dann entfalten, wenn der Messprozess selbst mit wissenschaftlicher Strenge durchgeführt wird.
Wie stellen Ingenieure und Messtechniker die Genauigkeit der Messergebnisse sicher? Um bei der Prüfung und Endabnahme von Granit-Maschinenfundamenten, Luftlagern oder Koordinatenmessmaschinen-Konstruktionen präzise und reproduzierbare Ergebnisse zu erzielen, ist äußerste Sorgfalt geboten, bevor das Messgerät die Oberfläche berührt. Diese Vorbereitung ist oft genauso wichtig wie das Messgerät selbst, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse die Geometrie des Bauteils und nicht Umwelteinflüsse korrekt widerspiegeln.
1. Die entscheidende Rolle der thermischen Konditionierung (Die Einweichphase)
Granit besitzt einen außergewöhnlich niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK), insbesondere im Vergleich zu Metallen. Dennoch muss jedes Material, auch hochdichter Granit, vor Beginn der Messung thermisch an die Umgebungsluft und das Messgerät angepasst werden. Dieser Vorgang wird als Einwirkzeit bezeichnet.
Ein großes Granitbauteil, insbesondere eines, das erst kürzlich von einer Fabrikhalle in ein spezielles Messlabor verbracht wurde, weist Temperaturgradienten auf – also Temperaturunterschiede zwischen Kern, Oberfläche und Sockel. Beginnt die Messung zu früh, dehnt sich der Granit langsam aus oder zieht sich zusammen, um den Temperaturausgleich zu erreichen, was zu einer kontinuierlichen Abweichung der Messwerte führt.
- Faustregel: Präzisionsbauteile müssen je nach Masse und Dicke des Bauteils für einen längeren Zeitraum, oft 24 bis 72 Stunden, in der Messumgebung – unseren temperatur- und feuchtigkeitskontrollierten Reinräumen – verbleiben. Ziel ist es, ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen und sicherzustellen, dass das Granitbauteil, das Messgerät (z. B. ein Laserinterferometer oder eine elektronische Wasserwaage) und die Umgebungsluft die international anerkannte Standardtemperatur (üblicherweise 20 °C) aufweisen.
2. Oberflächenauswahl und -reinigung: Beseitigung des größten Genauigkeitsverlusts
Schmutz, Staub und Ablagerungen sind die größten Feinde präziser Messungen. Selbst ein mikroskopisch kleines Staubpartikel oder ein Fingerabdruckrest kann eine Messabweichung von mehreren Mikrometern vortäuschen und so die Messung von Ebenheit oder Geradheit erheblich beeinträchtigen.
Bevor eine Sonde, ein Reflektor oder ein Messinstrument auf der Oberfläche platziert wird:
- Gründliche Reinigung: Die Oberfläche des Bauteils, sei es eine Bezugsebene oder eine Montagefläche für eine Linearführung, muss sorgfältig mit einem geeigneten, fusselfreien Tuch und einem hochreinen Reinigungsmittel (oft Industriealkohol oder ein spezieller Granitreiniger) gereinigt werden.
- Reinigen Sie die Messgeräte: Ebenso wichtig ist die Reinigung der Messgeräte selbst. Reflektoren, Instrumentenfüße und Tastspitzen müssen makellos sauber sein, um einen perfekten Kontakt und einen geraden optischen Pfad zu gewährleisten.
3. Unterstützung verstehen und Stress abbauen
Die Art und Weise, wie ein Granitbauteil während der Messung gestützt wird, ist von entscheidender Bedeutung. Große, schwere Granitstrukturen werden so konstruiert, dass sie ihre Geometrie beibehalten, wenn sie an spezifischen, mathematisch berechneten Punkten gestützt werden (oft basierend auf Airy- oder Bessel-Punkten für optimale Ebenheit).
- Korrekte Montage: Die Überprüfung muss erfolgen, indem das Granitbauteil auf den in der Konstruktionszeichnung vorgesehenen Auflagepunkten aufliegt. Falsche Auflagepunkte können innere Spannungen und Verformungen verursachen, die zu Oberflächenverformungen und einem ungenauen Messwert („außerhalb der Toleranz“) führen, selbst wenn das Bauteil einwandfrei gefertigt ist.
- Schwingungsisolierung: Die Messumgebung selbst muss isoliert sein. Das Fundament von ZHHIMG, bestehend aus einer ein Meter dicken, schwingungsdämpfenden Betonplatte und einem 2000 mm tiefen Isolationsgraben, minimiert äußere seismische und mechanische Störungen und gewährleistet so, dass die Messung an einem absolut statischen Körper erfolgt.
4. Auswahl: Das richtige Messtechnikgerät auswählen
Schließlich muss das geeignete Messgerät anhand der geforderten Genauigkeitsklasse und der Geometrie des Bauteils ausgewählt werden. Es gibt kein Werkzeug, das für jede Aufgabe perfekt geeignet ist.
- Ebenheit: Für eine insgesamt hohe Präzision hinsichtlich Ebenheit und geometrischer Form sorgt das Laserinterferometer oder der hochauflösende Autokollimator (oft in Kombination mit elektronischen Nivelliergeräten) für die notwendige Auflösung und Genauigkeit über große Entfernungen.
- Lokale Genauigkeit: Zur Überprüfung des lokalen Verschleißes oder der Wiederholgenauigkeit (Genauigkeit der Wiederholmessung) sind hochpräzise elektronische Nivelliergeräte oder LVDT/Kapazitätssonden mit einer Auflösung bis zu 0,1 μm unerlässlich.
Durch die sorgfältige Einhaltung dieser vorbereitenden Schritte – die Gewährleistung der thermischen Stabilität, die Aufrechterhaltung der Sauberkeit und die Sicherstellung der korrekten strukturellen Unterstützung – garantiert das ZHHIMG-Ingenieurteam, dass die Endmessungen unserer Ultrapräzisionsbauteile ein wahres und zuverlässiges Abbild der Weltklasse-Genauigkeit darstellen, die durch unsere Materialien und unsere erfahrenen Handwerker erreicht wird.
Veröffentlichungsdatum: 24. Oktober 2025