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Kompakte Messgeräte mit Computertomografie erobern die Fertigungsumgebung

Computertomografie
Schnell, genau und vollständig messen

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Das Tomo Scope XS ermöglicht schnelle Messungen mit hoher Auflösung Bild: Werth
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Bisher kam die Computertomografie aufgrund der relativ hohen Anschaffungskosten nicht für die Qualitätssicherung in allen Unternehmen infrage. Mit Kompaktgeräten in Preisregionen von konventionellen 3D-Koordinatenmessgeräten hält sie nun auch Einzug in kleinen und mittleren Unternehmen – für Offline-, Atline- und Inline-Anwendungen.

Bei der Computertomografie wird das Werkstück in verschiedenen Drehlagen mit Röntgenstrahlung durchleuchtet. Aus den so aufgenommenen Durchstrahlungsbildern wird das Werkstückvolumen inklusive Innengeometrien rekonstruiert und die Messpunkte an den Materialübergängen berechnet. Prinzip bedingt erfasst man so bei jeder Messung die gesamte Werkstückgeometrie. Diese Komplettmessung unterscheidet die CT von anderen Sensoren.

In der modernen Qualitätssicherung müssen immer mehr geometrische Eigenschaften der Werkstücke gemessen werden, und dies zum Teil durch vollständige Integration der Messtechnik in die Fertigung. Hier bieten sich mittlerweile Kompaktgeräte mit CT-Sensorik an, die mit Leistungsparametern aufwarten, welche vor wenigen Jahren noch mehrfach höhere Investitionssummen erforderten. Darüber hinaus benötigen heutige Kompaktgeräte einen sehr geringen Platzbedarf bei relativ niedrigem Gewicht, sodass die Aufstellung nahezu überall möglich ist.

Die Kompaktgeräte Tomo Scope XS von Werth sind mit einer wartungsarmen und daher kostensparenden Röntgenquelle im Monoblock-Design von Röhre, Generator und Vakuumerzeugung ausgestattet. Eine hohe Röhrenleistung ermöglicht kurze Belichtungszeiten und entsprechend hohe Messgeschwindigkeiten. Die Mikrofokus-Transmissionsröhre verfügt außerdem über einen kleinen Brennfleck auch bei hoher Leistung, sodass die geometrische Unschärfe durch die von unterschiedlichen Stellen des Brennflecks ausgehenden Röntgenstrahlen minimal ist. So können mit einer Röhrenspannung von bis zu 160 kV schnelle Messungen bei hoher Strukturauflösung durchgeführt werden. Damit lassen sich wenige Mikrometer kleine Defekte detektieren. Selbst bei 80 W Leistung ist noch eine Auflösung unter 20 μm erreichbar.

Bei sicherheitsrelevanten Werkstücken und vielen Präzisionsprodukten ist eine 100-Prozent-Prüfung notwendig, wobei die Messgeschwindigkeit immer mehr zum Thema wird.

Mehrere Werkstückgruppen gleichzeitig messen

Eine hohe Messgeschwindigkeit ist für Atline- und Inline-Messungen entscheidend. Beim CT-Sensor kann sie durch gleichzeitiges Messen mehrerer Werkstücke noch gesteigert werden. Damit ergibt sich eine Messzeit von wenigen Sekunden pro Werkstück. In der Messsoftware Win Werth werden die Messpunktewolken inklusive kleiner Objekte wie Lunker oder Späne automatisch den jeweiligen Werkstücken zugeordnet, sodass auch Analyseaufgaben leichter zu lösen sind.

Das Tomo Scope XS Plus ist ebenfalls mit der Werth-Transmissionsröhre im Monoblock-Design ausgestattet. Bei diesem Gerät ermöglicht die Rastertomografie eine Messung mehrerer Werkstückgruppen in verschiedenen Ebenen. Dabei werden nacheinander Durchstrahlungsbilder der verschiedenen Werkstückbereiche aufgenommen und zu hochauflösenden Gesamtbildern zusammengesetzt, aus denen das Werkstückvolumen rekonstruiert wird.

Die Werkstücke können in einer Aufnahme-Vorrichtung nach Aufbau des Spritzgusswerkzeugs (Kavität, Ebene, Anguss oder Seite) in mehreren Ebenen übereinander angeordnet werden. Für die nach Vorrichtungs-Ebene gruppierten Werkstücke besteht die Möglichkeit, geometrische Eigenschaften wie Koordinaten, Winkel, Radien oder Formabweichungen zu berechnen. Aus allen geometrischen Eigenschaften wird der Status der einzelnen Werkstücke und der Werkstückgruppe, „gut“, „schlecht“ oder „über einer Eingriffsgrenze“, ermittelt und farbcodiert angezeigt. Minimum, Maximum, Streuung, Mittelwert und Standardabweichung kritischer geometrischer Eigenschaften der Werkstückgruppen lassen sich direkt in der Messsoftware berechnen, beispielsweise für die Prozesskontrolle im Kunststoffspritzguss.

Ein typischer Einsatzbereich des Tomo Scope XS Plus ist die Atline-Messung in einer fertigungsnahen Messzelle, beispielsweise für viele kleine Kunststoffspritzguss-Werkstücke, mittelgroße Baugruppen oder globale Wandstärkenanalysen bei Produkten der Verpackungsindustrie wie Flaschen.

Der CT-Sensor kann heute auf fast allen Gebieten mit konventioneller Sensorik konkurrieren. Neben Genauigkeit und Messgeschwindigkeit beeinflussen auch die Wirtschaftlichkeit und eine ergonomische Bedienung die Wahl des Koordinatenmessgeräts. Mit dem Tomo Scope XS FOV (Field Of View) steht die Röntgentomografie jetzt zum Preis von kleinen konventionellen 3D-Koordinatenmessgeräten zur Verfügung. Die Bedienung ist vollständig automatisiert. Der Bediener positioniert die Werkstücke auf dem Drehtisch und startet die Messung. Genauigkeit und Messgeschwindigkeit der CT wurden in den letzten Jahren durch die Weiterentwicklung der Gerätekomponenten und die Einführung unterschiedlicher Softwarefunktionen stark verbessert.

Das Tomo Scope XS FOV verfügt über eine Makrofokus-Reflexionsröhre mit einer Röhrenspannung von 130 kV und einer hohen Leistung von 100 W beziehungsweise optional 500 W in Verbindung mit einem schnellen Detektor. In Kombination mit dem On-The-Fly-Modus, bei dem die Totzeiten durch Start-Stopp-Zyklen der Drehachse eingespart werden, und der Echtzeitrekonstruktion des Werkstückvolumens während der Messung erreicht das Gerät so die für Inline-Messungen notwendigen kurzen Taktzeiten von etwa 1 min für Messung und Auswertung.

Inline-Lösung mit Ausschleusung von Schlecht-Teilen

Für die Inline-Messung bereitet man die Messprogramme an einem maschinenfernen Arbeitsplatz vor. Die Werkstücke werden beispielsweise mit Hilfe eines Förderbands in den Sicherheitsbereich des Roboters eingeschleust, der die Koordinatenmessgeräte automatisch belädt. Die Echtzeit-Auswertung wird durch parallel arbeitende Rechner beschleunigt, die Ergebnisse sind im gesamten Netzwerk verfügbar. Ein weiterer Roboter sortiert die gemessenen Werkstücke nach Status. Gut-Teile können auf dem Förderband zur Verpackungsstation weitergeleitet werden, Schlecht-Teile zur weiteren manuellen Begutachtung. Ein typischer Einsatzbereich für das Tomo Scope XS FOV ist die Inline-Messung von kleineren Kunststoffteilen wie zum Beispiel Dübeln oder Steckergehäusen. ■

Werth Messtechnik GmbH
Siemensstraße 19
35394 Gießen
Tel. +49064179380
www.werth.de


Die Autorin

Dr. Schirin Heidari Bateni

Anwendungstechnik / Marketing

Werth Messtechnik

www.werth.de


Webhinweis

Wie sich Produkte mit dem kompakten CT Tomo Scope XS Plus messen lassen,
zeigt Werth in diesem Video:
http://hier.pro/5C8VK

Inline-Messung mit Röntgentomografie: 1) Aufnahme-Vorrichtung mit Werkstückgruppe, 2) maschinenferner Arbeitsplatz zur Programmerstellung, 3) Schleuse zur Werkstückübergabe in die Messzelle, 4) Roboter für die automatische Be- und Entladung, 5) Röntgentomografie-Koordinatenmessgerät, 6) parallel arbeitende Rechner für die schnelle Auswertung, 7) Ergebnisdarstellung an allen Arbeitsplätzen im Netzwerk Bild: Werth


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