Werth Messtechnik: Neues 3D-Korrekturverfahren für Werkstücke

Funktionsprinzip (links) und Ergebnisse von "WinWerth" FormCorrect: a) Abweichung der mit "TomoScope" gewonnenen Messdaten zum Werkstück-CAD-Modell, b) am Werkstück-CAD-Modell gespiegelte Abweichungen, c) automatisch bestimmte Stützstellen zur Berechnung der korrigierten Fläche, d) Abweichungen der korrigierten Fläche zum originalen Werkstück-CAD-Modell, diese entspricht den hieraus ermittelten Korrekturen am Werkzeug, e) verbleibende Abweichungen nach Korrektur Werkzeug-CAD-Modell, Werkzeugänderung und erneuter Fertigung - (Bild: Werth).

Kunststoffspritzguss-Werkzeuge beziehungsweise Vorgabe-Daten für den 3D-Druck werden auf Basis der Werkstückgeometrie erstellt. Obwohl man dazu aufwendige Simulationen des Fertigungsprozesses heranzieht, treten prozessbedingt systematische Geometrieabweichungen auf. Ursachen sind unter anderem Abweichungen bei den Fertigungsparametern, unzureichende Qualität der Simulation von Schwindungsprozessen, inhomogene Ausfüllung des Werkzeugs sowie inhomogene Abkühlprozesse. Die Firma Werth Messtechnik hat jetzt die neue Funktion "FormCorrect" in die Messsoftware "WinWerth" integriert. Mit FormCorrect soll das Kunststoffspritzwerkzeug oder das CAD-Modell für den 3D-Druckprozess so verändert werden können, dass das fertige Werkstück innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.

Produktentwicklungszeiten reduzieren
Bisher führt man Korrekturen an Werkzeugen für das Kunststoffspritzen weitgehend manuell durch. Hierzu werden die Abweichung zwischen Soll und Ist durch Messen eines Testwerkstücks bestimmt. Die Korrektur erfolgt dann entweder durch manuelle Eingaben am CAD/CAM-System oder durch relativ aufwendige Korrektur beziehungsweise partielle manuelle Neuerstellung der CAD-Modelle mit einer Software zur Flächenrückführung.

Mit FormCorrect werde die exakte Werkstückgeometrie durch weitgehend automatische Korrektur des CAD-Modells erreicht. Direkt in der Messsoftware "WinWerth" werden die Abweichungen zwischen dem ursprünglichen CAD-Modell und den Messdaten eines Testwerkstücks ermittelt und am CAD-Modell gespiegelt. Hieraus generiert "WinWerth" ein korrigiertes CAD-Modell, mit dem die systematischen Fertigungsabweichungen kompensiert werden sollen. Auf dieser Grundlage sei eine Vorschau der verbleibenden Abweichungen eines korrigierten Werkstücks möglich. Eine aufwendige Flächenrückführung, die spezielle Qualifikationen erfordert, soll entfallen.

Die Geometrieänderungen soll sowohl am Werkstück-CAD-Modell als auch direkt am Werkzeug-CAD-Modell realisiert werden können. Ausgehend vom korrigierten Werkstück-CAD-Modell werde eine neue Simulation des Fertigungsprozesses durchgeführt und ein Datensatz für die Nachbearbeitung des Werkzeugs generiert. Die Simulationsparameter sind hierbei dieselben wie beim Herstellen des ersten Musterwerkstücks. Mit FormCorrect sei aufgrund der hohen Präzision häufig nur eine Korrekturschleife erforderlich, sodass die Kosten des Entwicklungsprozesses deutlich reduziert werden könnten.

Vorteile durch Einsatz von "WinWerth"
Durch die Integration in die Messsoftware "WinWerth" sollen sich die Änderungen des CAD-Modells auf der Basis messtechnisch üblicher Ausrichtverfahren realisieren lassen. Die Koordinatensysteme können beispielsweise über Bezugselemente, mithilfe der Mehr-Punkt-Ausrichtung (MPA) oder einer Gaußeinpassung gesetzt werden. Damit sei FormCorrect flexibel mit anwendungsspezifischen Ausrichtungen einsetzbar, die den funktionalen und fertigungsbedingten Anforderungen entsprechen. Die Möglichkeit einer nahezu vollständigen Automatisierung des Korrekturprozesses soll den Bedienereinfluss reduzieren und den Bedienungskomfort erhöhen. Das Ergebnis ist laut Werth ein korrigiertes CAD-Modell, das mit praktisch allen bestehenden CAD/CAM-Systemen der Anwender kompatibel ist. Die Einführung einer neuen CAD/CAM-Software könne entfallen.

Flexibel, effizient und genau
Anhand einer farbcodierten Abweichungsdarstellung zwischen Soll und Ist wählt der Anwender die zu korrigierenden Bereiche durch Anklicken am CAD-Modell aus. Auf Wunsch berechnet FormCorrect mathematisch unbegrenzte oder durch Randkurven begrenzte Einzelflächen. Auch können die Übergänge zwischen verschiedenen Flächen automatisch erzeugt und die korrigierten Flächen so in den Flächenverbund des CAD-Modells eingepasst werden.

Die Basis für FormCorrect bilden die Messdaten. Diese lassen sich z.B. durch eine Erfassung der Werkstück-Geometrie mit Werth "TomoScope" Geräten generieren. Durch Einsatz von Computertomografie kann das gesamte Werkstück vollständig erfasst und auf dieser Grundlage das CAD-Modell korrigiert werden. Die hohe Messpunktedichte soll eine hohe Auflösung der Korrektur ermöglichen. Aus der hohen Präzision und der rückgeführten Genauigkeit der Messergebnisse ergebe sich mit vertretbarem Aufwand eine gute Produktqualität.

Weitere Informationen: www.werth.de

Werth Messtechnik GmbH, Gießen

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