Erstellung normgerechter Technischer Zeichnungen

Intensiv- und Praxisseminar (offenes Präsenzseminar)

Alle wesentlichen Änderungen der neuen GPS- und TPD-Normen der ISO und ihre weitreichenden Auswirkungen kennen, konstruktiv richtig umsetzen sowie auf die modellbasierte Produktbeschreibung (Model-Based Definition) vorbereitet sein.

Zum Thema

Die Technische Zeich­nung (Technische Produktdokumentation) war über mehr als ein Jahrhundert hinweg ein standardisiertes Kommunikationsmittel zwischen Konstruktion bzw. Entwicklung, Produk­tion und Qualitätssicherung um Bauteilgeometrien bildlich darzustellen und konstruktive Absichten zu beschreiben. In Kunden-Lieferanten-Beziehungen ist sie ein rechtsverbindliches Vertragsdokument.

Mit der flächendeckenden Einführung von 3D-CAD-Systemen zu Be­ginn der 2000er-Jahre konnten bereits die nominalen Geometrieinformationen aus dem CAD-Datensatz in einen maschinenlesbaren Programm­code zur Steuerung moderner CNC-Maschinen genutzt (CAD-CAM) und die klassische „2D-Papierzeich­nung“ ist seither nicht mehr die einzige Informationsquelle zur (geometrischen) Beschreibung des Pro­duktes.

Heute erlauben leistungsstarke Zusatzmodule nicht mehr nur die Beschreibung der Nenngeometrie, sondern die digitale Kommunikation aller für die Fertigung und Qualitätssicherung relevanten Daten. Mit Hilfe standardisierter Schnittstellen (z. B. ISO 10303) können diese digitalen Informationen im CAD-CAM-CAQ-Informationsverbund einfach, schnell und fehlerfrei ausgetauscht werden. Da alle notwen­digen Angaben aus einer Quelle stammen, können Produkte sicherer, effizienter und kostengünstiger entwickelt, produziert und geprüft werden. Die Gefahr u. a. von Redundanzen, Inkonsistenzen, Mehr­deutigkeiten und Fehlinterpretationen wird weitgehend vermieden, die Produktivität und Produktqua­lität hingegen erhöht.

Eine „modellbasierte Produktbeschreibung“ („Model-Based Definition“), also die vollständige digitale Definition des Produkts am CAD-Modell als Baustein der „Industrie 4.0“-Philosopie bedarf leistungs­fähiger Normensysteme. Daher wurde bereits seit Mitte der 1990er-Jahre ein Regelwerk entwickelt, mit dessen Hilfe es möglich ist, die geometrische Beschaffenheit des gefertigten (nicht idealen) Pro­dukts von seiner idealen Gestalt mit Hilfe von Operatoren mathematisch zu beschreiben und Regeln für  den eindeutigen Nach­weis der Konformi­tät mit den spezifi­zierten An­forde­rungen (Verifikation) be­reitzu­stellen (ein­schließlich zugehö­riger Mess­mittel, Kalibrierverfahren und der Messun­sicherheit) – das  GPS-Normensystem der ISO oder kurz „ISO GPS“ (GPS = Geometrische Produktspezifikation und Verifika­tion). „ISO GPS“ ist mit rund 150, z. T. miteinander verschachtelter Standards bereits heute ei­nes der größten Normensysteme der ISO und verän­dert die Erstellung von „Technischen Zeichnun­gen“ grundlegend und unumkehrbar.

Dieser fundamentale Wandel bei der Erstellung Techni­scher Produktdokumentationen betrifft aber nicht nur die Standards der geometrischen Spezifikation, son­dern nahezu alle Normen der Produktdo­kumenta­tion. Auch diese TPD-Normen der ISO (TPD = Techni­sche Produktdokumentation), welche schwerpunktmäßig 2D- und 3D-Visualisierungsregeln festlegen, befinden sich in einem voll­ständigen Umbruch. Als Beispiele wäre ISO 129-1 o­der die neuen Normen der ISO 128er-Reihe zu nen­nen.

Selbst geometriefremde Standards der ISO, die weder dem GPS- noch dem TPD-Normensystem angehören, wie zum Bei­spiel ISO 15757 („Wärmebehandlungsangaben“) oder „ISO 2553 („Schweißen und verwandte Prozesse“) unterliegen einer permanenten Weiterentwicklung und Anpassung an den aktuellen Stand der Tech­nik.

Das Problem:  In vielen Unternehmen sind diese neuen, rechtsverbindlichen Standards noch weitgehend un­bekannt oder sie werden u. a. durch fehlerhafte Implementierungsprozesse falsch angewandt. Die Technischen Produktdokumentationen entsprechen bestenfalls dem normativen Stand der 1980er-Jahre und sind offensichtlich unvollständig, mehrdeutig oder – mit Blick auf eine funktions-, fertigungs- und prüfgerechte Tolerierung - nachweislich falsch. Die geometrischen Spezifikationen enthalten logische Fehler, unvollständige Operatoren, widersprechen häufig dem (vertraglich indirekt vereinbarten) GPS-Regelwerk, sind mitunter unbrauchbar und eröffnen einen großen Spielraum für kunden- oder lieferantenseitige Interpretationen.

Dennoch:  Bei einem hohen Eigenfertigungsanteil oder Fertigung in angestammten Zulieferbetrieben, können auch mit im Hinblick auf das Toleranzmanagement weitgehend unbrauchbaren Spezifikationen und entsprechendem Abstimmungsaufwand durchaus den Anforderungen genügende Produkte hergestellt werden. Ein Lieferantenwechsel, eine Umstellung der Fertigungsprozesse oder letztlich auch neue Mitarbeiter offenbaren jedoch die tiefgreifenden Mängel, die sich durch einen steigenden und kostenintensiven Abstimmungsaufwand, unnötige Iterationsschleifen und Werkzeuganpassung bei Formteilen oder fehlerhaften, in der Regel nicht reklamierbaren Produkten, ankündigen.

Seminarziel

In den vergangenen Jahren haben sich signifi­kante Norm­än­de­rungen im GPS- und TPD-Normensystem der ISO vollzogen und neue Standards sind hinzugekommen. Das Seminar soll Ihnen die wichtigsten Normänderungen sowie wesentliche Inhalte der neuen GPS- und TPD-Standards erläutern und aufzeigen, welche Konsequenzen sich hieraus für die Zeichnungserstellung und Zeichnungsinterpretation ergeben. Ferner werden wir Ihnen die in den kommenden Jahren bevorstehenden Änderungen in den Normsystemen erläutern, wie zum Beispiel die neuen GPS-Standards zur Beschreibung der Oberflächenbeschaffenheit Profil (ISO 21920-1, -2 und -3).

Aus den teilweise sehr umfangreichen und komplexen Normen haben wir die aus unserer Erfahrung wichtigsten Aspekte herausgenommen und erklären bzw. veranschaulichen Ihnen diese an konkreten Anwendungsfällen aus der Praxis. Darüber hinaus werden Lö­sungen zur Umset­zung von kon­struk­tiven Problem­stellungen an typischen Beispie­len aufge­zeigt.

Nach dem Besuch des Seminars sollten Sie in der Lage sein, fehlerhafte, mehrdeutige und miss­ver­ständliche Spezifikationen sicher zu erkennen und zu beseitigen (z. B. Vermeidung lückenhafter Standards, wie zum Beispiel ISO 2768-1 und -2, ISO 20457 oder ISO 13715). Ferner können Sie abschätzen, ob und in welchem Umfang weiterer Handlungsbedarf im Sinne einer betrieblichen Implementierung der Normensysteme besteht, um bei Bedarf gezielte Maßnahmen einzuleiten.

Ihr Nutzen - Sie lernen in diesem Seminar:

  • die wichtigsten Normänderungen der vergangenen Jahre und signifikante Inhalte der neuen GPS- und TPD-Normen der ISO kennen,
  • die Konsequenzen einer nicht normkonformen und mehrdeutigen Spezifikation auf die Fertigungs- und Prüfkos­ten kennen und mögliche Produkthaftungsrisiken ab­zu­schätzen,
  • fehlerhafte, mehrdeutige, missverständli­che oder unbrauchbare Spezifikationen sicher zu erkennen und ggf. zu be­seiti­gen,
  • die wichtigsten fundamentalen Prinzipien und Default-Re­geln (Vereinbarungen ohne be­sondere Zeich­nungs­angaben) des GPS-Normensystems der ISO und deren Auswirkung auf die Erstellung und die korrekte Interpretation von Produktspezifi­ka­tionen kennen,  
  • die Bedeutung der wichtigsten Spezifikations-Modifikatoren und deren korrekte, funktionsbezogene Anwendung,
  • funktionelle Anforderungen durch richtige Auswahl und Festle­gung von dimensionellen und geometrischen Merkmale zu beschreiben,
  • die richtige Anwendung von Tolerierungswerkzeugen zur Verminderung von Fertigungs- und Prüf­kos­ten bei gleichzeitiger Erhöhung von Funk­tionali­tät und Wer­tigkeit der Produkte. Da die Technische Produktspezifikation dar­über hinaus ein rechts­verbindliches Vertragsdokument darstellt, leis­tet das Seminar einen ent­schei­denden Beitrag zur Prä­ven­tion möglicher Rechtstreitigkeiten mit Ihren Kun­den o­der Ihren Zulie­ferbe­trieben,
  • die Anwendungsgrenzen (Mehrdeutigkeit) von All­ge­mein­toleran­znormen (z. B. ISO 2768-1 und -2 oder ISO 20457) kennen und eindeutige Alternativen (z. B. ISO 21204:2020 oder ISO/DIS 22081:2019) richtig anzuwenden,
  • sinnvolle Zeichnungsvereinfachungen auf Basis der aktuellen GPS- und TPD-Normen der ISO,
  • wichtige, geometriefremde Normen der ISO kennen, wie z. B. ISO 2553:2019 (Schweißen und verwandte Prozesse) oder ISO 15787:2016 (Wärmebehandlungsangaben),
  • die weitere Entwicklung der ISO-Normen der GPS- und TPD-Reihe in den kommenden Jahren.

Alle Seminarteilnehmer erhalten einen exklusiven Zugang zum Kundenbereich auf unserer Homepage mit vielen nützlichen und aktuellen Informationen, Anwendungstipps und Praxisbeispielen.

Seminarinhalte

Themenbereich 1:  Einführung, modellbasierte Produktbeschreibung, GPS- und TPD-Normensystem der ISO

Einführung und modellbasierte Produktbeschreibung (Model-Based Definition)

  • Die Technische Produktdokumentation: Ein rechtsverbindliches Vertragsdokument
  • Recht, Produkthaftung und Normung: Konsequenzen einer fehlerhaften, mehrdeutigen oder nicht norm­kon­formen Produktdokumentation – Wer haftet im Schadenfall?
  • Modellbasierte Produktbeschreibung (Model-Based Definition) als Baustein der "Industrie 4.0"-Philosophie - Sind "Technische Zeich­nungen" heute noch zeitgemäß?

Überblick: Das GPS- und das TPD-Normensystem der ISO

  • Technische Produktdokumentation der ISO (ISO TPD) - Überblick der wichtigsten Normen der ISO-TPD-Reihe
  • Geometrische Produktspezifikation der ISO (ISO GPS) - Das GPS-Matrixmodell (ISO 14638:2015)
Themenbereich 2:  Neue sowie wichtige Normen der ISO-TPD-Reihe und digitale Produktdefinition

Wichtige und neue Standards der ISO-TPD-Reihe zur 2D-Visualisierung

  • Schriftfelder, Stücklisten (ISO 7200:2004), Maßstäbe (ISO 5455)
  • Grundregeln der Darstellung (neue ISO 128-1:2020) und Begriffe (neue ISO 128-100:2020)
  • Linienarten, -breiten, -gruppen (neue ISO 128-2:2020)
  • Projektionsmethoden (ISO 5456-2)
  • Schnittdarstellungen: Grundregeln, Voll-, Halb-, Teil-, Profilschnitt, Regeln zur Schnitt­darstellung, Schraffurarten (neue ISO 128-3:2020)
  • Spezifikation von Maßen und Toleranzen in Technischen Produktdokumentationen (ISO 129-1:2018) und Ver­gleich mit zurückgezogener DIN 406-10, -11, -12
  • Zeichnungsvereinfachungen und Sammelangaben (ISO/TS 128-71:2010, DIN 30-10:2010)

Digitale Produktdefinition und 3D-Visualisierung

  • Zeichnungslose Produktdokumentation (VDA 4953-2:2015)
  • Verfahrensregeln für die digitale Produktdefinition (ISO 16792:2015 und ISO/DIS 16792:2020)

Neue TPD-Normen für Maschinenteile

  • Freistiche (neue ISO 18388:2020)
  • Passfedern und Nuten (neue DIN 6885-1:2020, -2:2020, -3:2020)
  • Senkungen (neue DIN 74:2020)

Zeichnungsangaben für Formteile

  • Zeichnungsangaben für Formteile (z. B. Formschrägen, Einfallstellen, Teilungsebenen) gemäß ISO 10135:2007
  • Anwendungsbeispiele und Anwendungsgrenzen von ISO 10135:2007
Themenbereich 3:  Grundlegende Konzepte, Prinzipien und Regeln des GPS-Normensystems der ISO
  • Die wichtigsten Regeln aus ISO 8015:2011:
    - Grundsatz des Aufrufens
    - Grundsatz des Geometrieelements
    - Grundsatz der Unabhängigkeit
    - Grundsatz der Dualität
    - Grundsatz der Referenzbedingungen
    - Grundsatz des starren Werkstücks
    - Grundsatz der Verantwortlichkeit
  • Häufige Interpretationsfehler und typische Fehler der Anwendung von ISO 8015:2011
  • Auswirkung von ISO 8015:2011 auf bestehende und neue Produktdokumentationen
Themenbereich 4:  Dimensionelle Tolerierung (Maßtolerierung)
  • Typische Fehler der dimensionellen Tolerierung (Maßtolerierung) in Technischen Produktdokumentationen (Fallbeispiele) und ihre weit­rei­chen­den Auswir­kungen auf die Funktion
  • Grundlegende Begriffe der dimensionellen Tolerierung (u. a. Maßbegriff, lineare Größenmaßelemente, Winkelgrößenmaßelemente)
  • Zweipunktgrößenmaß als Default-GPS-Spezifikationsoperator für lineare Grö­ßenmaße (ISO 14405-1:2016 und ISO 17450-3:2016)
  • Lineare Größenmaße (ISO 14405-1:2016)
  • Die Hüllbedingung als zeichnungsspezifischer, spezieller Default-GPS-Spezifikationsoperator der ISO für lineare Grö­ßenmaße ("Hüllprinzip"): Konsequenzen auf Funktion, Fertigungs- und Prüfkosten
  • Funktionen beschreiben durch korrekte Auswahl und Festlegung von Spezifikations-Modifikatoren für line­are Größenmaße (z. B. Hüllbedingung)
  • Winkelgrößenmaße (ISO 14405-2:2018)
  • Mehrdeutigkeit von Nicht-Größenmaßen (ISO 14405-2:2016) und eindeutige geometrische Spezifikation
  • Grenzen der Maßtolerierung und Unterschied zur geometrischen Tolerierung (ISO 14405-2:2018)
  • Konsequenzen aus der Anwendung mehrdeutiger Allgemeintoleranznormen (u. a. ISO 2768-1 und ISO 20457:2018) und eindeutige Alternativen, wie zum Beispiel ISO/DIS 22081:2019
  • ISO Maßtoleranzsystem (ISO 286-1:2010): Richtige Interpretation ISO-codierter linearer Größenmaße (z. B. 30 H7)
Themenbereich 5:  Grundlagen der geometrische Tolerierung, Formspezifikationen, Bezüge/Bezugssysteme

Grundlagen der geometrischen Tolerierung

  • Typische Fehler der «Form- und Lagetolerierung» (Fallbeispiele) und ihre Auswir­kung auf die Funk­tion
  • Normgerechte Zeichnungseintragung (Symbolik) und richtige Interpretation, Toleranzzonen

Formspezifikationen

  • Geradheits- und Ebenheitsspezifikation
  • Rundheits- und Zylindrizitätsspezifikation
  • Linien- und Flächenprofilspezifikation ohne Bezüge (ISO 1660:2017)
  • Referenzelemente: Default-Festlegungen (ISO 12180-1, -2; ISO 12181-1, -2 ISO 12780-1, -2; ISO 12781-1, -2, jeweils 2011)
  • Erkennen fehlerhafter Prüfprotokolle

Bezüge und Bezugssysteme

  • Funktions-, fertigungs- und prüfgerechte Bezugsbildung (ISO 5459:2011 und Lücken von ISO 5459:2011)
  • Norm- und funktionskonforme Spezifikation von Bezügen und richtige Interpretation der Symbolik
  • Bezugsbildung: Regeln für die Bildung von Einzelbezügen, ge­meinsa­men Bezügen und Bezugssystemen
  • Logik und Systematik der Richtungs- und Ortstolerierung verstehen
Themenbereich 6:  Richtungs-, Orts- und Laufspezifikationen

Richtungsspezifikationen

  • ​​​​​​Anwendungsregeln, Beispiele und Anwendungsgrenzen (ISO 1101:2017)
  • Parallelitätsspezifikation
  • Rechtwinkligkeitsspezifikation
  • Neigungsspezifikation
  • Richtungsgebundene Linien- und Flächenprofilspezifikation (ISO 1660:2017)

Ortsspezifikationen

  • Fundamentale Regeln, Beispiele und Unterschiede zu Form- und Richtungsspezifikationen
  • Positionsspezifikation
  • Koaxialitäts- und Konzentrizitätsspezifikation
  • Symmetriespezifikation (ISO 1101:2017)
  • Ortsgebundene Linien- und Flächenprofilspezifikation (ISO 1660:2017)

Laufspezifikationen

  • Regeln, Anwendungsbeispiele und Anwendungsgrenzen
  • Rundlaufspezifikation (radial, axial, in beliebiger Richtung, in spezifizierter Richtung) 
  • Gesamtrundlaufspezifikation (radial und axial)
  • Unterschied zwischen radialem Rundlauf, Rundheit und Koaxialität, Praxisbeispiele
Themenbereich 7:  Allgemeintoleranznormen und allgemeine dimensionelle und geometrische Spezifikation
  • Mehrdeutigkeit und Lücken von ISO 2768-1, -2 sowie ISO 20457:2018
  • Allgemeine dimensionelle und geometrische Spezifikation (ISO/DIS 22081:2019)
Themenbereich 8: Oberflächenbeschaffenheit Profil: Kenngrößen, Spezifikation, Messtechnik, neue Normen

Oberflächenbeschaffenheit Profil (Profilkenngrößen)

  • Grundlagen der Oberflächenmesstechnik: Tastschnittverfahren, berührungslose Messsysteme, Prüfstrategien
  • Eigenschaften von Tastschnittgeräten (ISO 3274:1996)
  • Notwendigkeit der Spezifikation von Filtertyp und Nesting-Index
  • Gaußfilter nach ISO 16610-21:2011 und Grenzwellenlänge (“Cut-Off”)
  • Einfluss der Grenzwellenlänge auf das Prüfergebnis und richtige Auswahl
  • Prüfbedingungen, die u. a. von der Konstruktion festzulegen sind: Messort, Messrichtung und Messstrecke
  • Wahl der Grenzwellenlänge λc nach ISO 4288:1996 ("Default"-Werte) und deren Einfluss auf das Messergebnis
  • Rauheitskenngrößen (R-Kenngrößen) nach ISO 4287:1997, wie z. B. RaRzRtRqRsk
  • Welligkeitskenngrößen (W-Kenngrößen), wie z. B. Wellentiefe Wt
  • Kenngrößen des Primärprofils (P-Kenngrößen), wie z. B. Pt
  • Materialanteilkurve des Profils, Nulllinienverschiebung und wichtige Kenngrößen, wie z. B Rmr(c) und Rdc
  • Normgerechte Spezifikation nach ISO 1302:2002 und richtige Interpretation der Symbolik
  • Annahmekriterien: 16 %-Regel, Höchstwert-Regel („max-Regel“)
  • Oberflächenunvollkommenheiten (ISO 8785:1998)
  • Bevorstehende fundamentale Änderungen mit Einfürung der neuen ISO 21920-Reihe (ISO/DIS 21920-1:2020, -2:2020 und -3:2020) und Konsequenzen aus dem Rückzug von ISO 1302, ISO 4287 und ISO 4288

Oberflächenbeschaffenheit Fläche (Flächenkenngrößen)

  • Kurze Einführung in das Normensystem (ISO 25178-Reihe) und typische Anwendungsmöglichkeiten
  • Vollständige Beschreibung der Mikrostruktur einer Oberfläche mit Hilfe flächenhafter Oberflächenkenngrößen
Themenbereich 9: Kanten und definierte Übergänge zwischen Geometrieelementen
  • Kanten mit unbestimmter Gestalt (ISO 13715:2017): Normgerechte Spezifikation, Mehrdeutigkeit und grundsätzliche Probleme der Verifikation
  • Spezifikation von definierten Übergängen zwischen Geometrieelementen (ISO 21204:2020): Symbolik, we­sentliche Inhalte und Anwendungsbeispiele
Themenbereich 10: Geometriefremde Normen der Produktdokumentation

    Schweissen und verwandte Prozesse

    • Bezugszeichen sowie Grund- und Zusatzsymbole für Nähte (ISO 2553:2019)
    • Anwendung und richtige Interpretation der Symbolik
    • Kennzahlen für Schweiß- und Lötprozesse (ISO 4063:2009)
    • Normgerechte Kennzeichnung der Arbeitsposition (ISO 6947:2019)
    • Bemaßung von Schweiß- und Lötnähten (ISO 2553:2019)

    Wärmebehandlungsangaben

    • Wort- und Zustandsangaben (ISO 4885:2018)
    • Zeichnungsdarstellung und Symbolik von Wärmebehandlungsangaben (ISO 15787:2016)
    • Kenngrößen wärmebehandelter Werkstücke: Randschichthärtungstiefe SHD (EN 10328:2016), Ein­satzhär­tungstiefe CHD (ISO 2639:2003), Nitrierhärtetiefe NHD (DIN 50190-3)
    • Wärmebehandlungsbilder, Wärmebehandlungsanweisung und Wärmebehandlungsplan