Warum Sie einen Messraum sorgfältig einrichten sollten
Ein Messraum ist kein Lagerraum mit Klimaanlage. Er ist Teil der Messeinrichtung. Die Genauigkeitsangaben eines Koordinatenmessgeräts – etwa die Längenmessabweichung E0,MPE nach DIN EN ISO 10360-2 – gelten nur unter den Umgebungsbedingungen, die der Hersteller im Datenblatt oder in den Aufstellbedingungen nennt. Werden diese nicht eingehalten, misst die Maschine zwar weiter, aber mit einer Messunsicherheit, die niemand kennt. Ein Fachbeitrag in der QZ (Sonderdruck Testo) beschreibt genau dieses Missverständnis: Anwender lesen den zulässigen Temperaturbereich als Freibrief und übersehen, dass zusätzlich Grenzwerte für die Temperaturänderung pro Stunde, pro Tag und pro Meter gelten.
Den größten Einfluss hat in aller Regel die Temperatur. Eine Untersuchung in Metrology and Measurement Systems (2021) kommt für ihr Beispiel zu dem Ergebnis, dass der thermische Einfluss das Unsicherheitsbudget einer KMG-Messung dominiert. Danach folgen Schwingungen, Luftqualität, Druckluft, Stromversorgung und Licht. Wer einen Messraum einrichten will, sollte deshalb in dieser Reihenfolge planen – und zuerst die Unterlagen des Maschinenherstellers anfordern, denn die dort genannten Werte sind verbindlich, nicht die allgemeinen Richtwerte aus diesem Artikel.
Der Ratgeber richtet sich an Betriebe, die ein neues oder gebrauchtes Koordinatenmessgerät aufstellen, einen bestehenden Raum ertüchtigen oder entscheiden müssen, ob überhaupt ein Messraum nötig ist. Wie Sie die passende Maschine auswählen, erklärt der Ratgeber 3D-Messmaschine.
Warum 20 °C? Die Bezugstemperatur nach DIN EN ISO 1
DIN EN ISO 1 legt die Bezugstemperatur für geometrische Produktspezifikationen auf 20 °C fest. Ein Maß auf der Zeichnung gilt also für das Werkstück bei 20 °C. Diese Festlegung geht auf einen Beschluss des Internationalen Komitees für Maß und Gewicht (CIPM) vom 15. April 1931 zurück; 1951 wurde sie als erste ISO-Empfehlung veröffentlicht (Wikipedia: ISO 1). Die Vorgeschichte – vorher waren unter anderem 0 °C, 62 °F und 25 °C in Gebrauch – beschreibt Ted Doiron vom NIST ausführlich in seinem Aufsatz „20 °C – A Short History of the Standard Reference Temperature“.
Praktisch heißt das: Messen Sie bei einer anderen Temperatur, müssen Sie das Ergebnis auf 20 °C umrechnen – und dafür Temperatur und Ausdehnungskoeffizient des Werkstücks kennen. Die Längenänderung folgt der Beziehung ΔL = α · L · ΔT. Ein rechnerisches Beispiel: Ein 300 mm langes Aluminiumteil (α ≈ 24 · 10⁻⁶/K) wird 2 K über der Bezugstemperatur gemessen. Es ist dann um rund 14 µm länger als bei 20 °C – das ist bereits mehr als die Längenmessabweichung vieler Messraummaschinen.
Werth Messtechnik zeigt in einem Praxistipp in der QZ, wie stark der Effekt bei Kunststoffen ist: Ein 100 mm langes Teil aus PVDC, gemessen bei 25 °C auf einer Maschine mit Maßstäben auf Stahlträgern, weicht ohne Korrektur um etwa 70 µm ab. Gleichen Werkstück und Maßstäbe dasselbe Material und dieselbe Temperatur auf, kompensieren sich die Ausdehnungen teilweise – bei Stahlteilen auf einer Maschine mit Stahlmaßstäben ist der Fehler dann klein. In der Praxis haben Maßstab und Werkstück aber selten dieselbe Temperatur und selten denselben Werkstoff.
| Werkstoff | α in µm/(m·K) | bei 25 °C | bei 30 °C | bei 35 °C |
|---|---|---|---|---|
| PVDC | 150 | 69,3 µm | 138,5 µm | 207,8 µm |
| Polyamid | 100 | 44,2 µm | 88,5 µm | 132,8 µm |
| Aluminium | 24 | 6,3 µm | 12,5 µm | 18,8 µm |
| Stahl | 11,5 | 0 µm | 0 µm | 0 µm |
Was regelt VDI/VDE 2627 – und was bedeuten die Güteklassen?
Die Richtlinie VDI/VDE 2627 ist in Deutschland das zentrale Regelwerk für Messräume. Blatt 1 (Ausgabe Dezember 2015) trägt den Titel „Messräume – Klassifizierung und Kenngrößen – Planung und Ausführung“. Laut Inhaltsverzeichnis behandelt sie die bestimmenden Kenngrößen Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit, Reinheit der Luft und Schwingungen, dazu Standortwahl, Raumgestaltung, Klimatisierung, aktive und passive Schwingungsisolierung, Beleuchtung, Versorgungseinrichtungen, Transporteinrichtungen und den Betrieb – bis hin zu Bekleidung, Zugangsregeln und der laufenden Überwachung der Kenngrößen. Ein eigener Abschnitt ordnet Messräume der Längenmesstechnik Güteklassen zu und gibt Hinweise zum Temperieren der Messobjekte.
Die Güteklassen reichen von 5 bis 1; je kleiner die Zahl, desto enger die zulässigen Schwankungen. Die konkreten Grenzwerte je Klasse stehen in der kostenpflichtigen Richtlinie (erhältlich über DIN Media) und werden hier deshalb nicht wiedergegeben. Veröffentlichte Projektbeispiele geben eine Vorstellung von der Größenordnung: Für einen Messraum der Güteklasse 3, den Weiss Klimatechnik für FANUC geplant hat, nennt der Projektbericht in CHEManager eine Auslegung auf höchstens 1,0 K Drift pro Stunde und 2,0 K pro Tag bei einer Wärmelast von 22,2 kW. Für einen Messraum der Güteklasse 2 bei Diebold beschreibt ein Bericht in „Welt der Fertigung“ eine zulässige Temperaturabweichung von ±0,2 K pro Meter im gesamten Luftvolumen.
Ergänzend erschien 2022 Blatt 2 als Leitfaden zur Planung, mit Formblättern zur Ermittlung der Anforderungen (DIN Media, Entwurf 2020). Blatt 1 wird derzeit überarbeitet; laut VDI-Projektseite sollen unter anderem zusätzliche Messgrößen, präzisere Überwachungsvolumina und Anforderungen an die Klimatechnik aufgenommen werden.
Für die Praxis wichtig: Die Güteklasse ist eine Eigenschaft des Raums, die Herstellerangabe eine Eigenschaft der Maschine. Leiten Sie die nötige Güteklasse aus den Aufstellbedingungen Ihres KMG und aus der engsten Toleranz ab, die Sie prüfen müssen – nicht umgekehrt. Ein Raum, der die Grenzwerte des Herstellers sicher einhält, ist das Ziel; eine bessere Klasse kostet Investition und Energie, die sich nur bei entsprechend engen Toleranzen auszahlen.
Temperatur und Temperaturgradienten: welche Grenzwerte die Hersteller nennen
In den Aufstellbedingungen stehen fast immer vier Werte: ein Temperaturbereich, in dem die Genauigkeitsangabe gilt, und drei Gradienten – die zulässige Änderung pro Stunde, pro Tag und die räumliche Änderung pro Meter (meist vertikal und horizontal). Alle vier müssen gleichzeitig eingehalten werden. Ein Raum, der zwar im Tagesmittel 20 °C hält, morgens aber in einer Stunde um 2 K aufheizt, verletzt die Bedingungen ebenso wie ein Raum mit warmer Luftschicht unter der Decke.
Die folgende Tabelle zeigt veröffentlichte Beispielwerte. Sie dienen der Orientierung; maßgeblich sind die Unterlagen Ihrer konkreten Maschine und Ausführung.
Werth Messtechnik nennt in einem Fachbeitrag als häufigen Fall Spezifikationen für ±2 K um 20 °C; manche Hersteller geben zusätzlich engere MPE-Werte für ±1 K an. Der Testo-Sonderdruck aus der QZ nennt als Beispiele für Hochgenauigkeitsmaschinen deutlich strengere Werte wie 0,2 K pro Stunde, 1 K pro Tag und 0,2 K pro Meter. Je genauer die Maschine, desto enger werden die Grenzen.
Warum Gradienten so kritisch sind, erklärt derselbe Beitrag: Maßstäbe, Führungen und massive Bauteile einer Maschine reagieren zeitversetzt auf Temperaturänderungen. Zuerst dehnen sich die dünnen Maßstäbe, danach die schweren Teile. Das verändert Geradheit, Rechtwinkligkeit und Maßstabslänge auf eine Weise, die keine Software vollständig korrigiert. Typische Ursachen in klimatisierten Räumen sind punktförmig eingeblasene Zuluft, Temperaturschichtung (oben wärmer, unten kühler), ein instabiler Regelkreis der Klimaanlage, Sonneneinstrahlung, offene Türen und Personen im Raum.
| Maschine | Temperaturbereich für die Genauigkeit | pro Stunde | pro Tag | pro Meter | Quelle |
|---|---|---|---|---|---|
| ZEISS CONTURA G2 | 18–22 °C | 1,0 K | 1,5 K | 1,0 K | Installationsanleitung |
| ZEISS CONTURA G2 HTG (Option) | 18–26 °C | 1,0 K | 1,5 K | 1,0 K | Installationsanleitung |
| Mitutoyo CRYSTA-Apex S500, Umgebung 1 | 20 ± 2 °C | 2 K | 2 K | 1 K | Katalog |
| Mitutoyo CRYSTA-Apex S500, Umgebung 2 | 16–26 °C | 2 K | 5 K | 1 K | Katalog |
| Mitutoyo CRYSTA-KM 565 (manuell) | 18–22 °C | 0,5 K | 2 K | keine Angabe | Prospekt |
| Hexagon Leitz PMM-C | 19–21 °C (höchste Genauigkeit), 18–22 °C Standard, 18–24 °C Option XT | keine Angabe | keine Angabe | keine Angabe | Produktseite |
| ZEISS DuraMax HTG / PRISMO fortis (Fertigung) | 15–40 °C | 2 K | 5 K | 1 K | Produktseite |
Klimatisierung, Luftführung und Luftfeuchte
Ein Messraumklima unterscheidet sich von einer Komfortklimaanlage vor allem durch Gleichmäßigkeit. Entscheidend sind nicht die Kälteleistung allein, sondern eine zugfreie, großflächige Luftführung, eine ausreichende Luftwechselrate für die anfallende Wärmelast und eine Regelung, die nicht pendelt. Die Wärmelast ergibt sich aus Maschinen, Steuerungen, Rechnern, Beleuchtung und Personen; die Installationsanleitung des ZEISS CONTURA G2 nennt zum Beispiel eine maximale Wärmeabgabe von 3600 kJ/h für das System. Diese Werte gehören in die Auslegung der Klimaanlage.
Hans Joachim Neumann fasst in der QZ („Messen mit geringem Temperatureinfluss“) Regeln zusammen, die auch für temperaturstabile Maschinen gelten: nur langsam veränderliche Umgebungstemperatur, keine Zugluft und kein direktes Anblasen der Maschine, wenige Wärmequellen in der Nähe, Abstand zu Wänden, Wärmedämmung von Boden und Wänden, keine direkte Sonnen- oder Lampeneinstrahlung, elektrische Ausrüstung und Beleuchtung möglichst im 24-Stunden-Betrieb sowie Temperaturausgleich der Werkstücke vor der Messung. ZEISS nennt auf der Seite zum Temperaturmesssystem TEMPAR die korrekte Temperatur als Grundvoraussetzung idealer Messbedingungen.
Für die relative Luftfeuchte nennen die Hersteller Bereiche, keine engen Sollwerte: ZEISS gibt für den CONTURA G2 40 bis 60 % ohne Kondensation an, Mitutoyo für das CRYSTA-KM 565 40 bis 80 % nicht kondensierend (Prospekt). Zu feuchte Luft fördert Korrosion an blanken Stahlteilen und Kondensation an kühlen Flächen, zu trockene Luft begünstigt elektrostatische Aufladung. Halten Sie den Taupunkt im Blick, wenn Werkstücke aus kalten Bereichen in den Messraum gebracht werden.
Wer die Kenngrößen nicht laufend erfasst, kann Abweichungen später weder erklären noch belegen. VDI/VDE 2627 sieht die laufende Überwachung ausdrücklich vor. Geeignet sind mehrere kalibrierte Temperaturfühler in verschiedenen Höhen um die Maschine, ergänzt durch Feuchtemessung und Aufzeichnung. Die Daten helfen auch beim Kalibriertermin, weil die Umgebungsbedingungen auf dem Kalibrierschein stehen.
Werkstücke temperieren: wie lange muss ein Teil liegen?
Ein klimatisierter Raum nützt wenig, wenn das Werkstück warm aus der Bearbeitung kommt. Werth nennt die Restwärme aus Bearbeitung und Handhabung ausdrücklich als Einflussgröße. Wie lange ein Teil zum Temperaturausgleich braucht, hängt von Masse, Werkstoff, Wandstärke, Auflagefläche und Temperaturdifferenz ab. Eine pauschale Zeit gibt es nicht; schwere Gussteile können deutlich länger brauchen als kleine Aluminiumteile.
Bewährt haben sich ein eigener Akklimatisierungsplatz im Messraum, möglichst auf einer Unterlage aus gut wärmeleitendem Material, und eine Kontrollmessung der Werkstücktemperatur mit einem Kontaktfühler vor dem Messstart. Viele Maschinen erlauben, die Werkstücktemperatur über einen Fühler zu erfassen und die Längenausdehnung rechnerisch zu korrigieren. Das ersetzt den Ausgleich nicht vollständig: Die Restunsicherheit aus ungenau bekanntem Ausdehnungskoeffizienten und Temperatur bleibt, worauf Neumann in seinem QZ-Beitrag hinweist.
Handschuhe und kurze Handhabungszeiten verringern den Wärmeeintrag durch die Hände. Bei Taster und Verlängerungen lohnen thermisch unempfindliche Werkstoffe; lange Messläufe sollten Sie so planen, dass die Drift klein bleibt oder das Bezugssystem zwischendurch erneut eingemessen wird.
Schwingungen: wann eine Schwingungsisolierung nötig ist
Bodenschwingungen verrauschen die Antastung und verfälschen besonders Scanning-Messungen. Typische Quellen sind Pressen, Stanz- und Schmiedemaschinen, schwere Bearbeitungszentren, Krane, Stapler und Verkehr. Die Hersteller geben zulässige Bodenbeschleunigungen frequenzabhängig an. Mitutoyo nennt für das CRYSTA-KM 565 zum Beispiel höchstens 30 mm/s² zwischen 1 und 10 Hz, 15 mm/s² zwischen 10 und 20 Hz und 50 mm/s² zwischen 20 und 100 Hz. ZEISS stellt die Grenzkurven für den CONTURA G2 als Diagramm dar und verlangt, die tatsächlichen Schwingungen am Aufstellort zu messen und die Ergebnisse dem Hersteller zur Bewertung vorzulegen.
Eine Schwingungsmessung vor der Planung ist deshalb kein Luxus, sondern die Grundlage für die Entscheidung zwischen Standardaufstellung, passiver Dämpfung, eigenem Fundament oder aktiver Isolierung. Viele Messraummaschinen haben bereits eine passive Dämpfung im Unterbau; Luftfedern, teils mit Niveauregelung, sind eine verbreitete Ausführung (Beispiel: Patent DE19628974C1).
Physikalisch wirkt eine passive Isolierung erst oberhalb des etwa 1,4-Fachen ihrer Eigenfrequenz; darunter überträgt sie Schwingungen unverändert oder verstärkt sie im Resonanzbereich sogar (Fabrico: Grundlagen der Schwingungsisolierung). Luftfedern erreichen sehr niedrige Eigenfrequenzen und isolieren deshalb auch tiefe Störfrequenzen gut. Ein Vortrag zur Schwingungsisolierung empfindlicher Messgeräte (ZCAG) zeigt zugleich die Grenze: Große Luftsäulen kommen bis etwa 2 bis 3 Hz herunter, tiefe horizontale Gebäudeschwingungen lassen sich passiv kaum dämpfen. Bei sehr ungünstigen Standorten kommen aktive Systeme infrage – die Auslegung gehört in die Hand von Fachleuten.
Achten Sie bei der Wahl des Standorts darauf, dass die Störquellen nicht erst nach Inbetriebnahme kommen: Eine neue Presse in der Nachbarhalle oder ein geänderter Staplerweg können einen bisher ruhigen Messplatz unbrauchbar machen. Manche Maschinen erkennen Erschütterungen beim Versetzen selbst; Mitutoyo weist im Katalog zur CRYSTA-Apex S darauf hin, dass ein Erkennungssystem den Betrieb nach unerwarteten Erschütterungen oder einem Standortwechsel sperrt.
Fundament, Bodenbelastung und Einbringung
Ein Portal-KMG mit Granittisch wiegt je nach Größe von einigen hundert Kilogramm bis zu mehreren Tonnen, dazu kommen die Werkstücke. Die Last konzentriert sich auf wenige Auflagepunkte. Lassen Sie deshalb die Tragfähigkeit der Bodenplatte prüfen, bevor die Maschine bestellt wird. ZEISS empfiehlt für Bodenverstärkungen oder Fundamente ausdrücklich einen Statiker, der die örtlichen Bodenverhältnisse kennt, und nennt die Lasten je Auflagepunkt in den Aufstellunterlagen. Für den CONTURA G2 darf die Unebenheit der Auflageflächen höchstens 25 mm betragen.
Ein eigenes, vom Hallenboden durch eine Fuge getrenntes Fundament verhindert, dass Schwingungen und Verformungen der Bodenplatte direkt in die Maschine gelangen. Bei Großgeräten in Gantry-Bauweise ist es meist Teil der Maschinenkonstruktion. Ob es bei einem mittelgroßen Portalgerät nötig ist, entscheidet die Schwingungsmessung zusammen mit den Grenzwerten des Herstellers.
Vergessen Sie die Einbringung nicht: Die ZEISS-Anleitung verlangt, dass Türen mindestens 5 cm breiter und höher sind als die größte Verpackungseinheit samt Transportfahrzeug, dass die Tragfähigkeit aller Transportwege geprüft wird, mindestens 800 mm Abstand zwischen Maschine und Wand bleiben und die Raumhöhe die Maschinenhöhe um mindestens 200 mm übersteigt. Wie eng es in der Praxis werden kann, zeigt ein QZ-Bericht über einen Getriebehersteller: Dort musste ein Messraum für ein Portalgerät mit 4,6 m Höhe in eine bestehende Halle eingepasst werden, inklusive Kranbahn für das Beladen.
Wenn Sie größere Werkstücke messen, planen Sie Hebezeuge gleich mit ein; VDI/VDE 2627 behandelt Krananlagen als Teil der technischen Ausrüstung. Nach der Aufstellung braucht die Maschine Zeit, um die Raumtemperatur anzunehmen – ZEISS verlangt, die Kisten mindestens zwei Tage vor dem Termin in einem Raum mit mindestens 15 °C zu lagern.

Druckluftqualität nach ISO 8573-1 für luftgelagerte Messgeräte
Viele Koordinatenmessgeräte laufen auf Luftlagern: Ein dünner Luftfilm trennt die bewegten Achsen von den Führungsbahnen. Öl, Wasser oder Partikel in der Druckluft setzen sich in den Lagerdüsen und auf dem Granit ab und können die Lager beschädigen. ZEISS weist in der CONTURA-Anleitung darauf hin, dass Schäden durch ungeeignete Druckluft nicht von der Gewährleistung gedeckt sein können.
ISO 8573-1 beschreibt die Reinheit von Druckluft über drei voneinander unabhängige Klassen für Partikel, Wasser (über den Drucktaupunkt) und Öl; Klasse 1 ist die strengste der festen Klassen, Klasse 0 bedeutet eine gesondert vereinbarte, noch strengere Anforderung (Atlas Copco, ICS Schneider). Die Hersteller nennen die geforderte Klasse in ihren Unterlagen.
Für den ZEISS CONTURA G2 gilt Klasse 4 nach ISO 8573-1 mit höchstens 15 µm Partikelgröße, 8 mg/m³ Partikelkonzentration, +3 °C Drucktaupunkt und 5 mg/m³ Öl, bei 6 bis 10 bar Versorgungsdruck und bis zu 30 l/min bei 5 bar Verbrauch. Mitutoyo nennt für die CRYSTA-Apex S500 0,4 MPa Betriebsdruck, 50 l/min Verbrauch und 100 l/min Kapazität der Luftquelle, für das CRYSTA-KM 565 0,5 MPa und 90 l/min. Motorisierte Dreh-Schwenk-Köpfe brauchen zum Teil eigene, strengere Luft: Renishaw fordert für die Köpfe PHS1 und PHS-2 Luft nach Klasse 1 mit höchstens 0,1 µm Partikelgröße und 0,01 mg/m³ Öl.
In der Praxis bedeutet das: ein Kältetrockner oder Membrantrockner, eine Filterkaskade aus Vor-, Fein- und Aktivkohlefilter und ein Druckregler direkt vor der Maschine, dazu regelmäßige Wartung der Filter und des Kondensatablasses. Das Druckluftnetz einer Fertigung schwankt oft im Druck und führt Kondensat; ein eigener Strang mit Aufbereitung für den Messraum ist deshalb sinnvoll. Ziehen Sie keine Druckluft aus Leitungen ab, in die Öler für Werkzeuge eingebaut sind.
Stromversorgung, EMV und Beleuchtung
Koordinatenmessgeräte reagieren empfindlich auf Spannungseinbrüche und Störspitzen. Die ZEISS-Anleitung zum CONTURA G2 empfiehlt einen Anschluss, der nicht gleichzeitig Großverbraucher wie Aufzüge oder Klimaanlagen versorgt, Abstand zu Schweißmaschinen und Funkenerosionsanlagen, einen festen Anschluss mit höchstens 16 A, einen Überspannungsschutz und nennt Grenzwerte für Spannungsschwankungen (±10 %), Frequenzschwankungen (±3,5 %) und Spannungseinbrüche (höchstens 10 ms). Bei wiederholten Störungen hilft oft eine eigene Zuleitung von der Hauptverteilung. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für Steuerung und Rechner schützt Messprogramme und Daten bei kurzen Ausfällen.
Beim Licht gilt es zwei Ziele zu verbinden: genug Licht für die Arbeit und möglichst wenig Wärme an der falschen Stelle. Die Technische Regel für Arbeitsstätten ASR A3.4 nennt im Anhang für „Laboratorien, Messplätze“ einen Mindestwert von 500 lx und für „Anreißen, Kontrolle“ in der Metallbearbeitung 750 lx, jeweils mit Anforderungen an die Farbwiedergabe. DIN EN 12464-1 enthält vergleichbare Tabellen; Abweichungen zwischen Norm und ASR sind nach einem LiTG-Vortrag im Einzelfall zu prüfen.
Für die Messgenauigkeit zählt vor allem, dass die Beleuchtung gleichmäßig verteilt ist, keine Leuchte die Maschine punktuell anstrahlt und die Wärmelast konstant bleibt. ZEISS nennt Beleuchtung als typische Wärmequelle; Neumann empfiehlt, sie wie die Elektrik im Dauerbetrieb zu halten, damit Ein- und Ausschalten keine Temperatursprünge erzeugt. Tageslicht durch Fenster ist im Messraum unerwünscht, weil Sonneneinstrahlung örtliche Wärme und wechselnde Lichtverhältnisse bringt – für optische Messgeräte mit Bildverarbeitung ist störendes Fremdlicht zusätzlich ein Problem für die Kantenerkennung.
Fertigungsnahe Messung oder Messraum?
Nicht jede Messaufgabe braucht einen klimatisierten Raum. Hersteller bieten Koordinatenmessgeräte für die Fertigung an, deren Genauigkeit über einen weiten Temperaturbereich spezifiziert ist. ZEISS gibt für DuraMax HTG und PRISMO fortis 15 bis 40 °C an, mit 2 K pro Stunde, 5 K pro Tag und 1 K pro Meter – und mit einer Genauigkeit, die mit steigender Temperatur deutlich nachlässt (DuraMax: 2,2 + L/300 µm bei 22 °C, 3,9 + L/100 µm bei 40 °C). Mitutoyo nennt für die MiSTAR 555 einen genauigkeitsgarantierten Bereich von 10 bis 40 °C mit Echtzeit-Temperaturkompensation.
Möglich wird das durch Temperaturfühler an Maßstäben und Werkstück, Korrekturrechnung, thermisch günstige Werkstoffe und geschlossene Bauweisen. Werth beschreibt in „Sichere Messergebnisse zu jeder Jahreszeit“, warum eine integrierte Temperaturkompensation in der Fertigung zwingend ist. Ein Artikel im Quality Magazine betont, dass die Umgebungstemperatur von allen Fabrikeinflüssen die größte Wirkung auf Genauigkeit und Wiederholbarkeit hat. Kompensation verringert den Fehler, die Unsicherheit wächst trotzdem mit der Abweichung von 20 °C.
Die Entscheidung hängt deshalb vom Verhältnis zwischen Toleranz und erreichbarer Messunsicherheit ab. Für Serienprüfung mit mittleren Toleranzen, kurze Wege und schnelle Rückmeldung an die Maschine spricht viel für die fertigungsnahe Messung. Für Erstmuster, Reklamationen, enge Form- und Lagetoleranzen und Referenzmessungen bleibt der Messraum die sichere Wahl. Viele Betriebe kombinieren beides. Ein Mittelweg ist eine Messraumkabine als Raum-in-Raum-Lösung in der Halle, wie im genannten FANUC-Projekt.
Auch optische Messgeräte haben Umgebungsgrenzen. Für Videomessmaschinen und optische Koordinatenmessgeräte wie die Chotest Novator oder die Chotest VX8306D nennen die Datenblätter Betriebs- beziehungsweise Umgebungstemperaturen; für Messungen an der Genauigkeitsgrenze gelten die gleichen Regeln wie für taktile Maschinen: konstante Temperatur, temperierte Werkstücke, keine direkte Sonne. Eine Übersicht über unsere optischen Neugeräte finden Sie unter Chotest und Nikon.
| Kriterium | Klimatisierter Messraum | Fertigungsnahe Messung |
|---|---|---|
| Temperatur | eng geregelt um 20 °C, Gradienten nach Herstellerangabe | Hallentemperatur; Maschine muss für den Bereich spezifiziert sein |
| Erreichbare Messunsicherheit | nahe an den Datenblattwerten bei 20 °C | größer; steigt mit Abweichung von 20 °C trotz Kompensation |
| Weg vom Bearbeitungszentrum | länger, Werkstück muss temperieren | kurz, schnelle Rückmeldung an den Prozess |
| Schmutz, Öl, Schwingungen | gering, kontrollierbar | vorhanden; Schutzabdeckungen und robuste Bauweise nötig |
| Investition und Betrieb | Raum, Klimatechnik, Energie, Überwachung | teurere Maschinenausführung, Kompensation, ggf. Kabine |
| Typischer Einsatz | Erstmuster, enge Toleranzen, Referenz- und Reklamationsmessung | Serienprüfung, Prozessregelung, mittlere Toleranzen |
Checkliste: Messraum einrichten in zwölf Schritten
Die folgende Liste fasst die Planung zusammen. Sie ersetzt nicht die Aufstellbedingungen des Herstellers, hilft aber, nichts zu vergessen.
- Messaufgabe klären: engste Toleranzen, Werkstückgrößen und -gewichte, Werkstoffe, Stückzahlen – daraus folgen Maschine und benötigte Messunsicherheit.
- Aufstellbedingungen des Herstellers für das konkrete Modell anfordern: Temperaturbereich, Gradienten pro Stunde, Tag und Meter, Luftfeuchte, Schwingungsgrenzen, Lasten, Druckluft, Strom, Wärmeabgabe.
- Erforderliche Güteklasse nach VDI/VDE 2627 aus Herstellerangaben und Toleranzen ableiten.
- Standort wählen: weg von Pressen, Toren, Außenwänden mit Sonneneinstrahlung, Staplerwegen; keine Fenster nach Süden oder Westen.
- Schwingungsmessung am geplanten Standort durchführen lassen und mit den Grenzkurven des Herstellers vergleichen; daraus Fundament oder Isolierung ableiten.
- Tragfähigkeit von Bodenplatte und Transportwegen durch einen Statiker prüfen lassen; Türmaße, Raumhöhe und Wandabstände nach Herstellerangabe planen.
- Klimatechnik nach Wärmelast auslegen lassen: Maschinen, Rechner, Beleuchtung, Personen; zugfreie, großflächige Luftführung; Regelgüte vorab vereinbaren.
- Luftfeuchte im Herstellerbereich halten und Kondensation an eingebrachten Werkstücken vermeiden.
- Druckluft mit Trockner, Filterkaskade und Druckregler bereitstellen; Klasse nach ISO 8573-1 und Verbrauch laut Hersteller; Wartungsplan für Filter.
- Eigene, abgesicherte Stromzuleitung mit Überspannungsschutz; Großverbraucher und EMV-Störer fernhalten; USV für Steuerung und Rechner erwägen.
- Beleuchtung blendfrei und gleichmäßig nach ASR A3.4 planen, Leuchten nicht direkt über die Maschine richten, Dauerbetrieb einplanen.
- Betrieb regeln: Akklimatisierungsplatz für Werkstücke, Zugang und Türdisziplin, Temperaturaufzeichnung, Zwischenprüfungen mit Prüfkörper und regelmäßige Kalibrierung der Maschine.
Abnahme, Überwachung und Kalibrierung nach der Einrichtung
Nach der Aufstellung prüft der Hersteller oder Lieferant die Maschine in einer Annahmeprüfung nach DIN EN ISO 10360 gegen die zugesagten Werte – und zwar unter den Bedingungen Ihres Messraums. Halten Sie die Raumdaten aus der Abnahmewoche fest; sie sind der Bezug für spätere Vergleiche. Auch der Messraum selbst lässt sich abnehmen: VDI/VDE 2627 beschreibt Messungen zum Leistungsnachweis und im Anhang die Messung von Raumtemperatur, Luftfeuchte und Luftgeschwindigkeit.
Im laufenden Betrieb zeigen Zwischenprüfungen mit einer Prüfkugel oder einem Prüfkörper, ob sich etwas verändert hat, etwa nach einem Umbau der Klimaanlage oder einer Kollision. Die regelmäßige Kalibrierung bestätigt, dass die Maschine ihre Spezifikation weiter einhält. Kneissl Messtechnik ist von der DAkkS akkreditiert und kalibriert Koordinatenmessgeräte vor Ort im Rahmen des akkreditierten Bereichs – ohne dass die Maschine den Messraum verlassen muss. Details finden Sie unter Koordinatenmessmaschine vor Ort kalibrieren und Videomessmaschine kalibrieren, herstellerbezogen etwa unter Mitutoyo-Kalibrierung oder Werth-Kalibrierung. Was bei der Prüfung geschieht, erklärt der Ratgeber Koordinatenmessmaschine kalibrieren.
Wenn Sie einen Messraum für eine gebrauchte Koordinatenmessmaschine einrichten, fordern Sie die Aufstellunterlagen des Originalherstellers für das Modell an oder fragen Sie uns: Wir nennen Ihnen die Anforderungen der jeweiligen Maschine und kalibrieren sie nach der Aufstellung. Worauf Sie beim Kauf achten sollten, steht in der Checkliste für gebrauchte Koordinatenmessmaschinen.
Quellen
- VDI/VDE 2627 Blatt 1 (2015): Messräume – Inhaltsverzeichnis (PDF)
- VDI – Projektseite zur Überarbeitung von VDI/VDE 2627 Blatt 1
- DIN Media – VDI/VDE 2627 Blatt 1:2015-12, Messräume
- DIN Media – VDI/VDE 2627 Blatt 2 (Entwurf 2020-12), Leitfaden zur Planung
- DIN – Inhaltsverzeichnis VDI/VDE 2627 Blatt 1 (PDF)
- Wikipedia – ISO 1 (Bezugstemperatur 20 °C)
- NIST Journal of Research – Doiron: 20 °C, A Short History of the Standard Reference Temperature (PDF)
- PubMed Central – Doiron: 20 °C, A Short History of the Standard Reference Temperature
- NIST – Publikationsseite zu Doiron (2007)
- PTB News – Electronic fixed point for 20 °C
- PTB – Arbeitsgruppe 5.32 Koordinatenmesssysteme
- EURAMET – Workshop Temperature Measurement in Dimensional Metrology
- ZEISS – CONTURA G2 Installation Instructions (PDF, Universität Wisconsin)
- ZEISS – Production Measuring Machines (DuraMax HTG, PRISMO fortis)
- ZEISS – Temperaturmesssystem TEMPAR, Messraumausstattung
- Metalworking World – Coordinate measuring machine doubles the temperature range
- Mitutoyo – Katalog CRYSTA-Apex S (PDF)
- Mitutoyo – CRYSTA-Apex S, Ausgabe 2024 (PDF)
- Mitutoyo – MiSTAR 555 (PDF)
- Mitutoyo Europe – Prospekt Koordinatenmessgerät CRYSTA-KM 565 (PDF)
- Hexagon – Leitz PMM-C, technische Daten
- Renishaw – PHS1: Air system requirements
- Renishaw – PHS-2: Air system requirements
- Werth Messtechnik / QZ 7/2017 – Sichere Messergebnisse in jeder Umgebung (PDF)
- Werth Messtechnik – Sichere Messergebnisse zu jeder Jahreszeit (PDF)
- QZ 1/2008 – Neumann: Messen mit geringem Temperatureinfluss (PDF)
- QZ 5/2014 (Sonderdruck Testo) – Temperatureinflüsse beim Messen mit Koordinatenmessgerät (PDF)
- QZ 9/2016 – Mehr in der gleichen Zeit: Messraum für ein Portalmessgerät (PDF)
- QZ 4/2005 – Messsysteme und Umfeldeinflüsse in der Fertigung (PDF)
- Quality Magazine – Controlling the Accuracy of a Shop Floor CMM
- Quality Magazine – Quality Test & Inspection: The Heat Is On
- Gear Technology – Thermal Effects on CMMs
- Metrology and Measurement Systems 28 (2021) – Calibration uncertainty considering thermal influences (PDF)
- Hristov (2024) – Task-oriented temperature compensation for shop floor CMM
- CHEManager – Messraum der Güteklasse 3 als Raum-in-Raum-Lösung (FANUC, Weiss Klimatechnik)
- Welt der Fertigung – Diebold: Messraum der Güteklasse 2 (PDF)
- TH Lübeck – Klimatisierung eines Röntgenprüfsystems zur Klassifizierung nach VDI/VDE 2627 (PDF)
- TU Chemnitz, Professur Fertigungsmesstechnik – Messräume und Ausstattung
- Atlas Copco – ISO 8573-1: Druckluftqualität
- ICS Schneider Messtechnik – Druckluftqualität nach ISO 8573 bewerten
- umwelt-online – ASR A3.4 Beleuchtung, Anhang 1
- LiTG/VDE – Innenraumbeleuchtung mit LED, DIN EN 12464-1 und ASR A3.4 (PDF)
- TRILUX – Leitfaden zur DIN EN 12464-1 (PDF)
- Fabrico – Schwingungsisolierung: Grundlagen
- Google Patents – DE19628974C1, Einrichtung zur Schwingungsisolierung
- ZCAG – Sandercock: Schwingungsisolierung empfindlicher Messgeräte (PDF)
- Wikipedia – Wärmeausdehnung
- Wikipedia – Koordinatenmessgerät
- Oerlikon Neumag – Ausstattung des klimatisierten Messraums (PDF)
- DAkkS – Verzeichnis akkreditierter Stellen
