In der Luft- und Raumfahrtindustrie gibt es für Fertigungstoleranzen praktisch keinen Spielraum: Jedes Bauteil muss strengen Sicherheits- und Zulassungsanforderungen genügen, und das bei oft hochkomplexen Geometrien wie Laufrädern oder Turbinenkomponenten. Klassische taktile Messmittel stoßen hier schnell an ihre Grenzen – zeitlich wie geometrisch. 3D Scan-Technologie verspricht hier einen Ausweg, wie das Beispiel des deutschen Zerspanungsspezialisten Andreas Bruns Zerspanungstechnik zeigt.

Warum optisches 3D-Scanning in der Qualitätssicherung an Bedeutung gewinnt

Koordinatenmessgeräte mit taktilem Taster liefern seit Jahrzehnten verlässliche Einzelmesswerte – sind dabei aber auf vorab definierte Messpunkte beschränkt und bei Freiformflächen, dünnwandigen Strukturen oder additiv gefertigten Leichtbaugeometrien an ihre praktischen Grenzen gestoßen. Optische 3D-Scan-Systeme erfassen stattdessen die komplette Bauteiloberfläche als dichte Punktwolke in einem Durchgang und machen so flächendeckende Qualitätsaussagen möglich, die mit taktiler Messtechnik nur mit unverhältnismäßig hohem Zeitaufwand erreichbar wären. Für Branchen mit besonders strengen Nachweispflichten – allen voran Luft- und Raumfahrt, aber zunehmend auch Medizintechnik und Automotive – wird diese Flächenprüfung damit vom Kür- zum Pflichtbestandteil der Qualitätssicherung.

Vom Zwei-Maschinen-Betrieb zum Präzisionszulieferer

Andreas Bruns Zerspanungstechnik begann als kleiner Betrieb mit zwei Maschinen in einer Garage und hat sich seitdem zu einem Fertigungsunternehmen mit 14 Beschäftigten und einer modernen Fertigungshalle entwickelt. Der Fokus liegt auf Drehen, Fräsen, Drahterodieren und Prüftechnik – mit einem klaren Schwerpunkt auf Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt. Gerade in diesem Marktsegment reicht es nicht, ein Bauteil einmal korrekt zu fertigen: Jede Serie, jede Charge muss nachweisbar innerhalb der geforderten Toleranzen liegen.

3D-Scanning als Schlüssel zur konsistenten Bauteilqualität

Für hochkomplexe Geometrien wie Laufräder setzt das Unternehmen auf ein ZEISS-ScanPort-System mit ATOS-Q-Sensor – eine optische 3D-Scan-Lösung, die komplette Bauteiloberflächen in kurzer Zeit flächendeckend erfasst, statt nur Einzelpunkte zu messen. Das erlaubt einen direkten Soll-Ist-Abgleich mit dem CAD-Modell über die gesamte Bauteilgeometrie hinweg, inklusive Freiformflächen, die mit klassischer Messtechnik nur punktuell und zeitaufwendig zu erfassen wären. Für Fertigungsdienstleister, die Zerspanung oder 3D Druck Dienstleistungen für anspruchsvolle Branchen wie die Luftfahrt anbieten, ist diese Art der lückenlosen Qualitätssicherung zunehmend Voraussetzung, nicht Kür.

Der Nutzen zeigt sich auf mehreren Ebenen zugleich: Die Messzeit pro Bauteil sinkt gegenüber taktiler Messtechnik spürbar, weil die komplette Oberfläche in einem Scanvorgang erfasst wird, statt Messpunkt für Messpunkt anzufahren. Gleichzeitig lässt sich dieselbe Systemfamilie für Bauteile ganz unterschiedlicher Größe einsetzen, was Investitionen in mehrere Spezialmessmittel überflüssig macht. Und schließlich sinkt durch die intuitive Bedienung des Systems die Einarbeitungszeit für neues Personal in der Qualitätssicherung.

Vom Scan zum freigegebenen Bauteil: der Workflow im Detail

In der Praxis läuft die Qualitätssicherung bei komplexen Luftfahrtbauteilen heute meist in mehreren Schritten ab: Zunächst wird das gefertigte Bauteil vollflächig gescannt, die Punktwolke wird anschließend automatisiert mit dem CAD-Sollmodell abgeglichen, und Abweichungen werden farblich als Falschfarbendarstellung visualisiert. Diese Darstellung macht Maß- und Formabweichungen auf einen Blick erkennbar – deutlich schneller als die Auswertung einzelner taktiler Messpunkte. Für Serienbauteile lässt sich dieser Abgleich zudem dokumentieren und archivieren, sodass bei Reklamationen oder Audits der komplette Prüfnachweis je Charge nachvollziehbar vorliegt. Gerade für Luftfahrtzulieferer, die regelmäßig Nachweise gegenüber OEMs oder Zulassungsstellen erbringen müssen, ist diese lückenlose Dokumentation ein handfester Wettbewerbsvorteil.

3D-Scanning und additive Fertigung als komplementäre Technologien

3D-Scanning und additive Fertigung ergänzen sich in der Praxis oft enger, als es auf den ersten Blick scheint: Wer ohnehin in der Lage ist, Bauteile hochauflösend zu scannen, kann dieselbe Infrastruktur auch für Reverse Engineering nutzen, etwa wenn für ein älteres Bauteil keine CAD-Daten mehr vorliegen, aber ein funktionsfähiges Referenzteil zur Verfügung steht. Aus dem Scan lässt sich dann ein druckfertiges Modell ableiten, das sich wiederum additiv fertigen lässt. Für Betriebe, die bereits in Metallzerspanung oder Fertigungsdienstleistungen für die Luft- und Raumfahrt investiert haben, ist dieser zweite Schritt oft naheliegend, sobald Stückzahlen klein werden oder Geometrien zu komplex für konventionelle Verfahren sind.

Was das für andere Fertigungsbetriebe bedeutet

Der Fall Andreas Bruns Zerspanungstechnik zeigt, dass sich 3D-Scanning nicht nur für die Eingangskontrolle von Rohteilen oder die Digitalisierung von Altbauteilen eignet, sondern direkt in die laufende Fertigungsqualitätssicherung integriert werden kann – gerade dort, wo additive oder subtraktive Verfahren hochkomplexe Geometrien erzeugen.

Unternehmen, die zusätzlich in Betracht ziehen, selbst einen Metall 3D Drucker kaufen, um Bauteile wie Laufräder oder Strukturkomponenten zusätzlich additiv zu fertigen, profitieren doppelt: Der 3D-Scan liefert dabei nicht nur die Qualitätskontrolle für die Serie, sondern auch die Ausgangsbasis für Reverse Engineering und digitale Bauteilarchive.

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Quelle

Hands On Metrology: “Precision Engineering in Aerospace with 3D Scanning” (Maker Portrait zu Andreas Bruns Zerspanungstechnik), https://www.handsonmetrology.com/blog/precision-engineering-in-aerospace-with-3d-scanning/