Wees kritisch op de toleranties die je vraagt

25 oktober 2022
Leestijd: 7 minuten

Deel op LinkedIn

Wees kritisch op de toleranties die je vraagt

Kun je een tekening of model correct interpreteren en kun je werkstukvereisten in functionele en economische aspecten correct en volledig definiëren volgens ISO-norm voor geometrische productspecificaties? De cursus Vorm- en plaatstoleranties van Mikrocentrum geeft je hiervoor de theoretische basis en praktische handvaten.

In de praktijk gaat het nog opvallend vaak fout. Constructeurs ontwerpen een mooi systeem, maken een keurige (3D) CAD-tekening en noteren netjes welke toleranties er bij alle afmetingen horen. Ze vergeten echter vaak na te denken over wat die toleranties in de praktijk betekenen. Immers, hoe hoger de eisen, hoe kleiner de marges en dus hoe moeilijker het voor een maakpartij is om het onderdeel daadwerkelijk te produceren. Niet alleen zal het langer duren voordat zo’n werkstuk van de freesbank af is, ook in de meetkamer zal het meer tijd kosten om te bepalen of het resultaat aan de verwachtingen voldoet. En er is meer uitval van stukken die niet door de strenge ballotage komen.

Voor werkstukken met hoge eisen aan de toleranties vragen maakbedrijven logischerwijs dus de hoofdprijs. Voor veeleisende of rijke opdrachtgevers is dat wellicht niet zo’n probleem, maar het blijft natuurlijk zonde van het geld als die toleranties eigenlijk helemaal niet nodig zijn. ‘Constructeurs hebben nogal eens de neiging om de toleranties te scherp te zetten’, zegt Mart Mijnsbergen, programmamanager bij Mikrocentrum. ‘Ze realiseren zich onvoldoende wat hun eisen voor gevolgen hebben voor het maakproces.’

Geometric dimensioning and tolerancing

‘Sommige constructeurs denken dat ze het weten en werken op de automatische piloot. Maar hun kennis is misschien al twintig jaar oud, terwijl de regels in de ISO-norm voor geometrische productspecificatie, GPS, regelmatig worden geüpdatet’, weet Mijnsbergen. De laatste belangrijke veranderingen in de geometric dimensioning and tolerancing-norm (GD&T) – zoals de internationale benaming is - dateren van 2021.

Soms houden engineers zelfs vast aan regels die al heel lang uit de tijd zijn. Hans Souffriau, eigenaar van meetspecialist Metior 3D en docent van Mikrocentrums driedaagse cursus ‘Vorm- en plaatstoleranties’, vertelt: ‘Als je de positie van bijvoorbeeld een gat wilt tolereren, kun je dat doen door in de x- en y-richting een marge op te geven. De maximale afwijking die je daarmee toelaat, bevindt zich in een vierkante tolerantiezone. In de praktijk blijkt dat er daardoor te vaak iets wordt afgekeurd terwijl het functioneel gewoon in orde is. Al sinds de Tweede Wereldoorlog zijn slimme ontwerpers overgestapt op een cirkelvormige tolerantiezone waarbij de diameter overeenkomt met de diagonaal van het vierkant. Toch vergissen constructeurs zich nog regelmatig en blijven ze steken in de vierkante wereld.’

Kritische blik

Mikrocentrum heeft de cursus ‘Vorm- en plaatstoleranties’ op poten gezet om constructeurs en ontwerpers bewust te maken van welke toleranties ze eigenlijk op hun tekening kunnen en moeten zetten, wat ze daarmee eisen van de makers en welke kosten daaraan zijn verbonden.

‘In de cursus behandelen we de logica achter het GPS-systeem’, vertelt Mijnsbergen. ‘Het moet constructeurs begrip geven in de situatie. En we leren ze de valkuilen en risico’s in te zien. Natuurlijk zullen er bedrijven zijn waar het minder speelt en waar die hoge toleranties echt nodig zijn om het systeem functioneel te laten werken; zij zullen gewoon de volle mep moeten betalen. Maar voor de rest is het zaak steeds met een kritische blik naar je eigen eisen te kijken.’

Goede referenties

Een van de belangrijkste zaken in training is volgens Souffriau dat ontwerpers leren op welke manier ze referenties moeten kiezen. ‘Bij elke meting moet je immers ook aangeven ten opzichte van welke referentie je het wilt weten’, verduidelijkt hij. ‘Ik kom heel regelmatig tekeningen tegen met referenties die totaal niet realistisch zijn. Meestal heeft dat te maken met het feit dat designers het belang van de vrijheidsgraden onderschatten.’

Souffriau geeft een voorbeeld. ‘Stel, je boort een gat in een dunne plaat omdat er een bevestigingsbout doorheen moet. Zo’n gat is in feite een cilinder die niet alleen wordt gedefinieerd door de positie en de diameter, maar ook door de richting waarmee de boor door het materiaal is gegaan. Als je het gat dus als referentie gebruikt, dan betrek je rechtstreeks ook deze onbelangrijke richting in de beoordeling van het onderdeel en loop je het risico dat je producten afkeurt die functioneel 100 procent in orde zijn.’

Binnen GD&T verloopt de toewijzing van alle referenties via het Datum-systeem. Het kan namelijk zijn dat je in complexere constructies of assemblages meerdere referentiepunten of -assen nodig hebt. Die krijgen allemaal een letter, beginnend bij A. ‘De keuze van de referenties en de volgorde is cruciaal’, stelt Souffriau. ‘Een ontwerper moet weten hoe alle componenten worden ingebouwd en wat daarin de belangrijke zaken zijn. Als hij geen rekening houdt met alle vrijheidsgraden, ook al zijn ze soms verborgen, dan snijdt hij zichzelf in zijn vingers. Hij zet dan zaken op de tekening die gewoonweg niet haalbaar zijn, maar een maker zal zich er toch aan moeten houden.’

Hou je aan de norm

De communicatie tussen de constructeurs en ontwerpers aan de ene kant, en de makers aan de andere kant laat ook nog wel eens te wensen over. Assertieve of meedenkende maakpartijen kloppen natuurlijk bij hun opdrachtgever aan en overleggen over toleranties die lastig te realiseren zijn. Misschien blijkt het iets minder strak te kunnen zonder dat het ten kosten gaat van de functionaliteit.

‘Dat komt vrijwel altijd vanuit de leverancier, van de maker’, weet Mijnsbergen. ‘Ze moeten de constructeurs en ontwerpteams stuk voor stuk wijzen op de uitdagingen die bepaalde toleranties met zich mee brengen. Wij willen de constructeurs helpen in hun leerproces en ze een voorsprong geven. Met een theoretische basis en veel praktische vaardigheidsoefeningen krijgen ze begrip voor de uitdagingen van de makers.’

‘Het voordeel van GD&T is dat je een standaard manier van werken hebt die je overal kunt gebruiken en waardoor er geen misverstanden ontstaat’, vult Souffriau aan. ‘We krijgen regelmatig cursisten van bedrijven die al jarenlang goede producten afleveren, via hun eigen systeem. Tegenwoordig wordt er echter veel meer uitbesteed en is er echt nood aan een norm. In hun eigen belang moeten alle bedrijven overstappen op de GD&T-regels. Sommige zijn halverwege die switch. Dat is helemaal gevaarlijk omdat dan GD&T en de traditionele bemating door elkaar lopen wat veel fouten en onduidelijkheden kan opleveren. Kijk, intern kun je zaken nog wel aanpassen, maar naar buiten toe is het essentieel dat zaken uitwisselbaar zijn. Die taal leren we cursisten tijdens de cursus. Een minuscule afwijking kan immers al grote gevolgen hebben.’

Maximummateriaalprincipe

Een ander voordeel van GD&T is het zogenaamde maximummateriaalprincipe. Souffriau legt uit wat je daarmee kunt: ‘Stel je hebt drie bouten op een rij, waar een plaat op moet worden vastgeschroefd. De posities van de gaten in die plaat komen dan natuurlijk nauw. Als producent kun je ervoor kiezen om de gaten exact 12 millimeter te boren, als dat op de tekening wordt gevraagd. Maar je kunt ze ook wat groter maken, zo lang je maar binnen de tolerantie blijft. Als een werkvoorbereider zijn operator instrueert om niet de strakste maatvoering aan te houden, geeft hij zichzelf meer speling en wordt het makkelijker om de posities van de gaten te laten aansluiten op de bouten. Het maximummateriaalprincipe geeft je de mogelijkheid om te profiteren van de ruimtes die je krijgt.’

Meer weten over de cursus vorm- en plaatstoleranties?

Leer de belangrijkste principes en regels van alle relevante ISO GDT-normen voor vorm- en plaatstoleranties kennen.

Bekijk cursus

Nieuws

Nieuws 190

Wees kritisch op de toleranties die je vraagt