Systemlösung zur Kompensation von Schwund und Verzug

Eine Messung – ganzheitliche Auswertung

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Wenzel präsentiert auf der diesjährigen EuroMold in Frankfurt vom 29.11. – 02.12.11 eine komplette Systemlösung zur Kompensation von Schwund und Verzug für Werkzeug- und Formenbauer. Die Ist-Daten eines nach CAD-Daten gefertigten Bauteils werden mit dem Computertomographen Exact ermittelt. Auf dieser Basis werden mit der Software Pointmaster ein Soll-Ist-Vergleich und die Kompensation von Schwund und Verzug durchgeführt.

Kaum ein Bauteil kommt auf Anhieb so aus dem Werkzeug, wie es die Zeichnung vorschreibt. Schwund und Verzug sind der Normalfall. Zum einen tritt dies beim Herauslösen des gehärteten Materials aus der Form auf. Zum anderen wird das Werkstück beim Abkühlen etwas kleiner, es schwindet. Besonders schwerwiegend zeigt sich dieser Effekt bei komplexen Bauteilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen. Mit der Systemlösung von Wenzel wird die gewünschte Maßhaltigkeit des Bauteils meist nach wenigen Iterationsschritten erzielt.

Ist-Daten ermitteln mit Computertomographie
Die Prozesskette zur Kompensation beginnt mit dem Scan des zu prüfenden Bauteils. Die realen Geometriedaten werden mittels der präzisen Computertomographen der Exact-Baureihe von Wenzel Volumetrik erzeugt (Bild 1). Der erhebliche Vorteil der Computertomographie besteht in der berührungslosen und ganzheitlichen Erfassung von äußeren und inneren Strukturen mit hoher Detailerkennbarkeit. Das Bauteil wird während des CT-Scans vollständig durchstrahlt und erfasst.
Auf Grundlage der Durchstrahlungsbilder wird mit der Software Pointmaster eine dreidimensionale Rekonstruktion des realen Bauteils und anschließend die für den Prozess erforderliche Dreiecksvermaschung in Form von STL-Daten erstellt. Diese Daten werden aufbereitet. Schriftzüge und Auswerferabdrücke werden mittels eines STL-Modellings entfernt. Außerdem wird der Datensatz geglättet und die Anzahl der Dreiecke optimiert. Dies bedeutet, dass die Dreiecke an ebenen Flächen vergrößert und somit die Anzahl reduziert wird, an stark gekrümmten Flächen wird die Anzahl der Dreiecke entsprechend beibehalten.
Festlegung der Kompensationsstrategie
Nach der Datenaufbereitung werden die Scan-Daten mit dem CAD-Modell verglichen. Bei diesem Soll-Ist-Vergleich werden die Abweichungen in Falschfarben dargestellt. Bild 2 zeigt die Abweichung einer aus Kunststoff gefertigten Schachtel. Anhand der farblichen Darstellung wird ersichtlich, dass die seitliche Wandung der Schachtel nach innen eingefallen ist.
Die Festlegung der Kompensationsstrategie erfolgt ebenfalls in der Software Pointmaster. Bei der Ermittlung einer Geometriekorrektur wird nicht nur die bloße Spiegelung eingesetzt, sondern auch Algorithmen zum Verhalten der Werkstoffe mit einbezogen. Die Basis dafür bilden eine Vielzahl von Parametern, die in Zusammenarbeit mit der TU München aus dem Wissen und der Erfahrung von Werkzeugmachern abgeleitet wurden. Dadurch wird mit hoher Wahrscheinlichkeit die Form bestimmt, die nach dem Fertigungsprozess das exakte Werkstück gemäß Zeichnung abformt. Somit wird die Zahl der Iterationsschritte drastisch reduziert. Der Anwender erhält zuverlässige Informationen, wie er sein Werkzeug nachbearbeiten muss (Bild 3).
Wenzel Group, Wiesthal
EuroMold 2011 Halle 8 Stand J70
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