Welche MSA- und GR&R-Ziele sind für Luft- und Raumfahrtteile akzeptabel?

In der Luft- und Raumfahrt-CNC-Bearbeitung ist die Präzisionsprüfung ebenso entscheidend wie der Bearbeitungsprozess selbst. Die Messsystemanalyse (MSA) – insbesondere die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messgeräte (GR&R) – bestimmt, ob der Prüfprozess statistisch in der Lage ist, enge Toleranzen zu verifizieren. Akzeptable GR&R-Werte für Luft- und Raumfahrtteile müssen den Anforderungen der AS9100 und kundenspezifischen Qualitätsmanagementstandards entsprechen, wie sie beispielsweise von Boeing, Airbus oder Pratt & Whitney festgelegt wurden.

Verständnis von MSA und GR&R

Die MSA bewertet das gesamte Messsystem, einschließlich Messgeräten, Vorrichtungen, Bedienern und Umgebungsbedingungen. Innerhalb der MSA quantifiziert GR&R die durch den Messprozess eingeführte Variabilität im Vergleich zur gesamten Prozessvariation. In Präzisionsumgebungen wie der Präzisions-CNC-Bearbeitung können selbst geringfügige Messabweichungen die tatsächliche Teilequalität verfälschen. Daher sind die GR&R-Akzeptanzkriterien wesentlich strenger als in der allgemeinen Fertigung.

GR&R-Akzeptanzkriterien für Luft- und Raumfahrtanwendungen

Die Luft- und Raumfahrtindustrie folgt typischerweise diesen GR&R-Interpretationsbereichen:

• Weniger als 10 %: Hervorragend. Das Messsystem ist hochfähig. Dies ist obligatorisch für kritische Luft- und Raumfahrtabmessungen wie Turbinenradnaben, Lagersitze und Dichtflächen.

• 10–20 %: Akzeptabel mit Begründung. Häufig erlaubt für weniger kritische Abmessungen oder Merkmale, die unter Umweltvariabilität geprüft werden.

• Über 20 %: Für Luft- und Raumfahrtanwendungen nicht akzeptabel. Erfordert Neugestaltung der Messvorrichtung, Schulung der Bediener oder Verbesserung der Umweltkontrolle.

Diese Werte entsprechen den Richtlinien fortschrittlicher Programme, die CNC-Bearbeitungsprozesse, CNC-Schleifdienste und Mehrachsenbearbeitung integrieren, bei denen Toleranzen bis zu ±0,002 mm oder feiner erreicht werden.

Wichtige Einflussfaktoren

Die Fähigkeit, GR&R unter 10 % zu halten, hängt sowohl von der Hardware als auch vom Materialverhalten ab. Beispielsweise erfordern Superlegierungen wie Inconel 718 und Rene 80 temperaturkontrollierte Prüfräume aufgrund ihrer Wärmeausdehnung.

• Harte Beschichtungen wie PVD-Beschichtungen oder wärmebehandelte Oberflächen beeinflussen die Tastwechselwirkung bei Kontaktmessungen.

• Hochleistungslegierungen wie Titan Ti-6Al-4V oder Edelstahl SUS316L erfordern stabile Spannvorrichtungen, um Messdrift zu minimieren.

Für reflektierende Materialien wie Aluminium 7075 müssen optische oder Laserscansysteme gemäß NIST-Standards kalibriert werden, um Reproduzierbarkeit sicherzustellen.

Integration mit PDCA und SPC

MSA-/GR&R-Ergebnisse fließen direkt in den PDCA-Qualitätszyklus (Plan–Do–Check–Act) und in SPC-Systeme (Statistical Process Control) ein.

• Während der PLAN-Phase definieren GR&R-Studien, welche Messgeräte und Prüfstationen qualifiziert sind.

• In der CHECK-Phase bestätigt die laufende SPC-Überwachung, dass das System fähig bleibt.

• ACT stellt sicher, dass Korrekturmaßnahmen dokumentiert werden, wenn der GR&R-Index steigt, wodurch die Rückverfolgbarkeit während AS9100-Audits gewährleistet bleibt.

Branchenerwartungen

Kunden aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie – etwa aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Energieerzeugung und Kerntechnik – erwarten messfähige Systeme mit einer Leistungsfähigkeit von 6σ (Six Sigma). Ein GR&R unter 10 % gewährleistet statistisches Vertrauen, dass der Messfehler die tatsächliche Produktvariation nicht überdeckt, und sichert somit die zuverlässige Lufttüchtigkeit kritischer Komponenten.