Fünf Teile treffen ein. Jedes einzelne liegt in seiner Toleranz. Sie verschrauben sie, und die Baugruppe steht 4 mm daneben und schließt nicht. Niemand hat ein schlechtes Teil gefertigt, und trotzdem haben Sie ein schlechtes Produkt — das ist die Toleranzkette in einem Absatz erklärt, und genau deshalb ist „wir haben jedes Bauteil geprüft" nicht dasselbe wie „es wird passen".
Eine Toleranzkette ist die aufsummierte Abweichung einer Baugruppe, verursacht durch die Einzeltoleranzen ihrer Teile und die Spalte dazwischen. Eine Einzelteiltoleranz ist ein Versprechen über ein Maß. Eine Toleranzkette ist eine Prognose über das Maß, das niemand gezeichnet hat.
Toleranz, Passung und Toleranzkette sind drei verschiedene Dinge
| Begriff | Was er begrenzt | Wer dafür zuständig ist | Typischer Fehler |
|---|---|---|---|
| Toleranz | Ein Maß an einem Teil | Die Teilezeichnung | Anzunehmen, enge Toleranzen je Teil garantierten eine enge Baugruppe |
| Passung | Die Beziehung zwischen zwei zusammenwirkenden Elementen | Das Paar, nicht das Einzelteil | Ein Spiel zu nennen, ohne den Materialzustand anzugeben |
| Toleranzkette | Die Summe der Streuung entlang einer Kette aus Teilen und Spalten | Die Zusammenbauzeichnung — die es oft gar nicht gibt | Niemand ist zuständig, also prüft es niemand |
| Allgemeintoleranz | Jedes Maß ohne eingetragene Einzeltoleranz | Das Schriftfeld | Die Allgemeintoleranz als „klein genug zum Ignorieren" zu behandeln |
Die letzte Zeile ist der Ausgangspunkt der meisten Exportstreitigkeiten. Die Allgemeintoleranz im Schriftfeld gilt still und leise für Dutzende Maße, und in einer Kette aus Dutzenden Gliedern ist sie alles andere als klein.
Worst-Case-Betrachtung oder quadratische Addition: zwei Antworten auf dieselbe Frage
Es gibt zwei übliche Wege, Toleranzen aufzuaddieren, und sie liefern sehr unterschiedliche Zahlen.
Die Worst-Case-Betrachtung unterstellt, dass jedes Teil gleichzeitig an seiner ungünstigsten Grenze liegt. Sie addieren die Toleranzen arithmetisch.
Die quadratische Addition (RSS, root sum square) unterstellt, dass die Teile unabhängig voneinander um die Mitte ihres Toleranzfelds streuen, sodass die Extremwerte selten zusammenfallen. Sie ziehen die Wurzel aus der Summe der Quadrate.
| Kette | Worst Case | RSS | Verhältnis |
|---|---|---|---|
| 5 Teile mit ±0.1 mm | ±0.5 mm | ±0.224 mm | 2.2× |
| 5 Teile mit ±0.5 mm | ±2.5 mm | ±1.118 mm | 2.2× |
| 4 Korpusse mit ±2 mm | ±8 mm | ±4 mm | 2× |
| 10 Teile mit ±0.2 mm | ±2.0 mm | ±0.632 mm | 3.2× |
Der Abstand wächst, je länger die Kette wird. Deshalb ist man ausgerechnet bei langen Baugruppen versucht, die Methode zu wechseln — und ausgerechnet dort ist der Wechsel am gefährlichsten.
Wann welche Methode richtig ist
Nehmen Sie die Worst-Case-Betrachtung, wenn die Kette kurz ist, wenn eine Fehlpassung einen zurückgewiesenen Container kostet, wenn die Teile von mehr als einem Lieferanten kommen oder wenn Sie keine Prozessdaten haben. Worst Case ist das, was Sie dem Einkäufer nennen, denn es ist eine Zusage und keine Wahrscheinlichkeit.
Nehmen Sie RSS, wenn Sie den Prozess selbst beherrschen, wenn Sie gemessene Verteilungen haben, die zeigen, dass die Teile tatsächlich mittig im Toleranzfeld liegen, und wenn Sie eine kleine Ausfallrate akzeptieren. RSS ist ein Werkzeug der Produktionsplanung, kein Versprechen.
Der Schwachpunkt der quadratischen Addition ist konkret und gehört benannt: Sie setzt zentrierte, unabhängige, normalverteilte Streuung voraus. Ein Lieferant mit verschlissenem Werkzeug produziert dauerhaft auf einer Seite des Toleranzfelds — eine Gewohnheit, die aus der statistischen Annahme eine Fiktion macht. RSS auf einen Lieferanten angewendet, den Sie nie vermessen haben, ist keine Rechnung, sondern Optimismus.
Die ISO-2768-Falle: die Hälfte davon gibt es nicht mehr
Auf vielen Zeichnungen steht immer noch „ISO 2768-mK" im Schriftfeld. Zwei Dinge sollten Sie darüber wissen.
ISO 2768-1 (Allgemeintoleranzen für Längen- und Winkelmaße, Klassen f / m / c / v) gilt weiterhin. Die Norm wurde zuletzt 2022 überprüft und bestätigt, eine konsolidierte Überarbeitung wird erwartet.
ISO 2768-2 (allgemeine geometrische Toleranzen — das „K" in mK) wurde zurückgezogen und ersetzt durch ISO 22081:2021. Und ISO 22081 hat das Modell verändert: Sie gibt die Regeln vor, wie eine allgemeine geometrische Spezifikation anzugeben ist, liefert aber keine Wertetabelle. Sie müssen die allgemeine Geometrietoleranz selbst festlegen, dazu ein Bezugssystem.
Die praktische Folge: Eine Zeichnung mit „ISO 2768-mK" beruft sich für ihre Geometrie auf einen zurückgezogenen Teil, und eine Zeichnung, auf der nur „ISO 22081" ohne Wert steht, hat überhaupt nichts spezifiziert. Beide überstehen eine flüchtige Prüfung; keine übersteht einen echten Streitfall.
Wo die Toleranzkette Lieferanten trifft, nicht Zerspaner
Toleranzketten werden als Zerspanungsthema unterrichtet — und genau deshalb erwischt es Lieferanten von Möbeln, Bauprodukten und Verpackungen.
Korpus- und Schrankzeilen. Vier Elemente à 600 mm mit je ±2 mm ergeben ±8 mm im Worst Case, gegen eine Wandöffnung, die ebenfalls eine Toleranz hat. Das ist der mit Abstand häufigste Montagefehler nach dem Muster „alles war doch in der Spezifikation".
Türen und Zargen. Toleranz des Türblatts plus Toleranz der Zarge plus Toleranz der Bandposition plus der Kompressionsbereich der Dichtung. Jede für sich ist belanglos; die Summe entscheidet, ob die Tür im Sommer klemmt.
Bohrbilder bei Flachverpackung. Die Teilungstoleranz des 32-mm-Systemlochbilds, über 10 Bohrungen wiederholt, ist eine Kette mit 10 Gliedern. An der zehnten Bohrung weigert sich die Platte, zu fluchten.
Verpackung und Container. Produkt, Schaumstoff, Innenkarton, Umkarton, Palettenüberstand. Jede Einzeltoleranz ist großzügig, die Kette ist lang, und der Fehler zeigt sich erst, wenn die letzte Reihe nicht mehr in den Container passt. Hier wird aus „nur“ 3 mm je Karton auch schnell ein verlorener Palettenplatz.
Die Messdisziplin, die alle vier Fälle verhindert, ist dieselbe, die ein Spezifikationsbild glaubwürdig macht: Veröffentlichen Sie das maßgebende Maß, seine Toleranz und den Bezug, von dem aus gemessen wird. Wenn die Grundmaße wackeln, erbt alles Nachgelagerte diese Unsicherheit — Nennmaß und Istmaß behandelt die erste Stelle, an der es schiefgeht, und Einbau- und Freiraummaße behandelt den Spalt, den Sie lassen müssen, sobald Sie Ihre Kette kennen.
Nächste Schritte
- Zeichnen Sie die Kette, bevor Sie rechnen. Listen Sie jedes Teil und jeden Spalt zwischen den beiden Flächen auf, um die es geht, jeweils mit Richtungsvorzeichen. Die meisten Fehler in der Toleranzkette sind Fehler in der Kettendefinition, keine Rechenfehler.
- Dem Einkäufer den Worst Case nennen, intern mit RSS planen. Niemals umgekehrt.
- Bringen Sie das Schriftfeld in Ordnung. Ersetzen Sie „ISO 2768-mK" durch eine ISO-2768-1-Klasse plus eine ausdrücklich angegebene allgemeine geometrische Spezifikation nach ISO 22081 samt Bezugssystem.
- Setzen Sie das maßgebende Maß mit seiner Toleranz ins Bild, nicht nur in die Tabelle. Ein industrielles Maßbild, das zeigt, von welcher Fläche aus gemessen wird, beseitigt genau die Mehrdeutigkeit, an der sich eine Toleranzkette per E-Mail nicht mehr klären lässt. Das funktioniert nur, wenn die Bemaßung den gemessenen Wert trägt und an der realen Kante verankert ist — eine Zahl, die neben ein gerendertes oder KI-generiertes Bild getippt wurde, beweist nichts über das Teil im Container.
- Fordern Sie von neuen Lieferanten Messdaten, keine Fähigkeitsbehauptung. Zwanzig Teile und ein Messschieber reichen, um zu sehen, ob sie mittig im Feld liegen oder an einer Grenze kleben.
Häufige Fragen
Was ist eine Toleranzkette?
Es ist die aufsummierte Streuung über eine Kette aus Teilen und Spalten in einer Baugruppe. Jedes Teil kann innerhalb seiner eigenen Toleranz liegen, während die Baugruppe außerhalb der Toleranz ist, weil sich die Abweichungen entlang der Kette addieren.
Wie berechne ich eine Toleranzkette?
Definieren Sie die Maßkette zwischen den beiden Flächen, um die es geht, und addieren Sie dann entweder die Toleranzen arithmetisch (Worst Case) oder ziehen Sie die Wurzel aus der Summe ihrer Quadrate (RSS). Fünf Teile mit ±0.1 mm ergeben ±0.5 mm im Worst Case und ±0.224 mm nach RSS.
Was ist besser, Worst Case oder RSS?
Keines von beiden ist besser; sie beantworten unterschiedliche Fragen. Worst Case ist eine Zusage und gehört in das, was Sie einem Einkäufer versprechen. RSS ist eine Wahrscheinlichkeit und gehört in die interne Produktionsplanung — und auch dort nur, wenn Sie gemessene Verteilungen haben, die es rechtfertigen.
Gilt ISO 2768 noch?
ISO 2768-1 zu den Allgemeintoleranzen für Längen- und Winkelmaße gilt weiterhin und wurde 2022 bestätigt. ISO 2768-2 zu den allgemeinen geometrischen Toleranzen wurde durch ISO 22081:2021 ersetzt, die Regeln statt einer Wertetabelle liefert — „ISO 2768-mK" auf einer aktuellen Zeichnung ist also zur Hälfte veraltet.
Warum bestehen alle meine Teile die Prüfung, aber die Baugruppe fällt durch?
Weil die Prüfung Teile gegen Teiletoleranzen misst und niemand die Kette geprüft hat. Addieren Sie die Toleranzen entlang des Wegs zwischen den beiden Flächen, die zusammenpassen müssen; übersteigt die Worst-Case-Summe den verfügbaren Spalt, war die Baugruppe darauf ausgelegt, in einem bestimmten Prozentsatz der Fälle zu scheitern.