{"id":17387,"date":"2023-01-09T08:20:14","date_gmt":"2023-01-09T07:20:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.m-q.ch\/?p=17387"},"modified":"2023-02-08T08:34:02","modified_gmt":"2023-02-08T07:34:02","slug":"automatisierte-ct-qualitaetsinspektion-fuer-werkzeugfedern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.m-q.ch\/de\/automatisierte-ct-qualitaetsinspektion-fuer-werkzeugfedern\/","title":{"rendered":"Automatisierte CT-Qualit\u00e4tsinspektion f\u00fcr Werkzeugfedern"},"content":{"rendered":"
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CT-Qualit\u00e4tsinspektion von Werkzeugfedern: Hier das Handlingsystem, mit dem die Federn entnommen und in das Ladesystem transportiert werden. (Bild: F. & G. Hachtel)<\/figcaption><\/figure>\n

Die gr\u00f6sstm\u00f6gliche Qualit\u00e4t eines Spritzguss-Endprodukts ben\u00f6tigt perfekt gefertigte Formen, und die daraus gefertigten Teile m\u00fcssen p\u00fcnktlich und ohne Produktionsverz\u00f6gerungen geliefert werden. Was einfach klingt, ist oft sehr schwer: An erster Stelle m\u00fcssen alle Quellen der zugrunde liegenden Teilevariationen wirklich verstanden werden. Das Management von Abweichungen spart dabei Zeit und Geld und st\u00e4rkt das Vertrauen der Kunden. Bei der Firma F. & G. Hachtel GmbH & Co. KG, Aalen (Deutschland), wird die Computertomographie (CT)-Analyse zur Vorhersage, Messung und Kontrolle von Abweichungen, Verformungen und metallurgischen Fehlern genutzt. Die Software wird f\u00fcr die prozessbegleitende und abschliessende Teilepr\u00fcfung sowie f\u00fcr die Produktionsautomatisierung eingesetzt.<\/p>\n

Hachtel betreibt verschiedenste Prozesse und Dienstleistungen unter einem Dach: Spritzgiessen, Formenbau, CT und Additive Manufacturing. Der Bereich Spritzguss ist auf komplizierte Prozesse und Mehrkomponententeile und -materialien spezialisiert. Hier ist die Automatisierung des Werkzeugbaus wichtig, da die Montagewerkzeuge das Teil direkt beim Verlassen der Form zusammensetzen. Die Kunden kommen vor allem aus der Haushaltsger\u00e4te-, Elektronik- und Automobilbranche. Es wird eine genaue Teilequalifizierung gefordert – und mit Hilfe der CT-Softwareanalyse erreicht.<\/p>\n

Eingangskontrolle der Werkzeugfedern<\/h3>\n

Vor kurzem erhielten wir eine grosse Charge fehlerhafter Werkzeugfedern. Unser Inspektionssystem, das auf der Software von Volume Graphics basiert, erkannte das Problem sofort. Da die Software in der Lage ist, die Inspektion zu automatisieren, wurde beschlossen, dass es besser w\u00e4re, die gesamte Lieferung zur\u00fcckzuweisen, als die Funktion \u00abAdaptive Messschablone\u00bb der Software zu verwenden, um alle guten Teile, die im Produktionslos verbleiben k\u00f6nnten, zu identifizieren und zu speichern.<\/p>\n

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Die Feder, \u00fcberlagert mit dem nominalen CAD-Modell und den Messmerkmalen. (Bild: F. & G. Hachtel)<\/figcaption><\/figure>\n

Mit adaptiven Messvorlagen wird die Form von verzerrten Teilen im Vergleich zu einem nominalen CAD-Modell, einem Netz oder einem idealen Teileprofil, das aus einem CT-Scan abgeleitet wurde, verfolgt. Mit adaptiven Messvorlagen kann ein Messplan selbst f\u00fcr stark verformte Teile erstellt werden, indem diese Datens\u00e4tze oder \u00fcber eine PMI-Datei (Product Manufacturing Information) importierte Daten verwendet werden. Die Messpunkte werden an den optimalen Positionen auf dem tats\u00e4chlichen Teil platziert und folgen perfekt der verformten Form, was eine Analyse und anschliessend die Annahme oder Ablehnung erm\u00f6glicht.<\/p>\n

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CT-Qualit\u00e4tsinspektion „live“: Screenshot der Volume Graphics Software zur Analyse der Feder. (Bild: F. & G. Hachtel)<\/figcaption><\/figure>\n

Die Federn sind Inlays f\u00fcr ein Spritzgussverfahren und erhalten an einem Ende eine Kunststoffspitze. Da Hachtel Hunderttausende dieser Federn erh\u00e4lt, ist der Prozess der Werkzeugherstellung zwangsl\u00e4ufig hoch automatisiert. Ein Positioniersystem legt jede Feder einzeln auf eine Transferplatte, von der ein Hebelarm einen Satz Federn aufnimmt und in das Spritzgusswerkzeug einlegt. Diese Schritte sind kritische Momente im Prozess: Wenn eine Feder aus der Handhabungs- oder Transferplatte f\u00e4llt, wird die Maschine angehalten und die Produktion stoppt. Im besten Fall erfordert dieses Ereignis nur ein wenig menschliche Interaktion, um die Feder zu ersetzen. Im schlimmsten Fall muss aber die Form gereinigt werden, weil der Kunststoff aus der vorgesehenen Form gedr\u00fcckt wurde.<\/p>\n

Um die Anzahl der potenziell teuren, regelm\u00e4ssigen Ausfallzeiten zu verringern, beschloss das Unternehmen, alle Federn bei der Ankunft zu kontrollieren und die Inspektion als Entscheidungshilfe daf\u00fcr zu nutzen, ob die Federn zur\u00fcckgewiesen werden oder ob sie funktionieren und verarbeitet werden k\u00f6nnen. Der Erhalt einer Lieferung mit \u00fcberwiegend verformten Federn stellte die CT-Pr\u00fcfsoftware und die damit verbundenen Handhabungsfunktionen vor einen \u00abStresstest\u00bb, von dem das Unternehmen nach eigener Einsch\u00e4tzung profitieren k\u00f6nnte, wenn es ihn weiter untersucht.<\/p>\n

Die Z\u00e4hmung der Feder durch CT-Qualit\u00e4tsinspektion<\/h3>\n

Bei der normalen CT-Pr\u00fcfung wird in der Regel ein klassisches 3D-Design mit definierten Abmessungen als Vergleichsbasis verwendet. Doch selbst Routinefedern stimmen nur selten perfekt mit dem urspr\u00fcnglichen CAD-Modell \u00fcberein, und die Federformen k\u00f6nnen zwischen einzelnen Chargen schwanken. Dies machte die erstmalige \u00dcbernahme von Messschablonen aus dem CAD und sogar von bereits existierenden Federn schwierig und zeitaufw\u00e4ndig zu bew\u00e4ltigen. Die notwendige Vor-Einrichtung war jedoch leicht zu automatisieren, und alle Proben wurden per Makro im Voraus angeordnet. Die \u00dcbertragung der Messvorlage erforderte zun\u00e4chst eine Einzelpr\u00fcfung jedes Musters und ein Nachjustieren mehrerer Geometrieelemente. Wir versuchten schon fr\u00fch, lokalisierte Koordinatenmessger\u00e4te (KMG) einzusetzen, um die korrekte Anpassung zu unterst\u00fctzen – dies erh\u00f6hte jedoch die Komplexit\u00e4t des Schablonenprozesses und half nur wenig bei verformten Teilen. Einige Federn waren zu stark verformt, um eine einfache Passung zu erm\u00f6glichen.<\/p>\n

Mit der vollautomatischen Adaptiven Messschablone konnten wir jedoch einen Vorab-Ausrichtungsschritt ignorieren und mussten keine Neuanpassung der Geometrieelemente vornehmen. Tats\u00e4chlich konnten wir nach der Anwendung der Messvorlage die Zielmerkmale und -geometrien nehmen und eine \u00abRegistrierung\u00bb der genauen Teileformen erstellen. Die Registrierung, die auf einem gespeicherten Bezugssystem basiert, das die Verformung der Teile einschliesst, wurde nun im Rahmen der \u00dcbertragung durchgef\u00fchrt. Dies erm\u00f6glichte schlankere und weniger komplexe Messvorlagen.<\/p>\n

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Das offene Werkzeug mit eingelegten Federn. (Bild: F. & G. Hachtel)<\/figcaption><\/figure>\n

Zeit- und Ressourceneinsparungen<\/h3>\n

Der gesamte nicht automatisierte CT-Pr\u00fcfprozess pro Feder dauerte zuvor zwei Minuten. Die Berechnung der Vorjustierung dauerte weitere drei Minuten. Das Kopieren der Messvorlage dauerte nur 15 Sekunden und das manuelle Einpassen der Elemente nahm weitere f\u00fcnf Minuten in Anspruch. Der klassische Ansatz bedeutete 10 Minuten pro Teil, wovon die zweite H\u00e4lfte manuelle Arbeit mit unn\u00f6tigen Lohnkosten war.<\/p>\n

Mit der automatisierten adaptiven Messschablone besteht der Prozess immer noch aus einer zweimin\u00fctigen Vorbereitung. Die \u00dcbertragung der Schablone dauert etwa f\u00fcnf Minuten pro Teil. Absolut gesehen spart dies etwa drei Minuten pro Probe. Der Nutzen geht jedoch \u00fcber diese drei Minuten Zeitersparnis hinaus, da der Prozess automatisch abl\u00e4uft und keine weitere Aufmerksamkeit oder Einstellungen erfordert. F\u00fcr den Werkzeug- und Produktionsbau erm\u00f6glicht diese Methodik also die vollst\u00e4ndige Automatisierung von Messaufgaben, die bisher teilweise manuell durchgef\u00fchrt werden mussten.<\/p>\n

Im Fall der grossen Menge verzogener Federn, die uns geliefert wurden, konnten einige Federn gerettet werden und erf\u00fcllten die Anforderungen f\u00fcr die Produktion. Das System hat sich nicht nur f\u00fcr die routinem\u00e4ssige Produktionspr\u00fcfung bew\u00e4hrt, sondern in dieser Situation auch sehr effizient f\u00fcr unerwartete Krisenmomente. Die automatisierte CT-Qualit\u00e4tsinspektion spart Zeit und Ressourcen und erh\u00e4lt die Kundenzufriedenheit. Dar\u00fcber hinaus bietet es einen unvergleichlichen Einblick in die Ursachen von Abweichungen und die metallurgische Qualit\u00e4t.<\/p>\n

Autor:
\n<\/strong>Kamil David Szepanski ist <\/em>Head of Technological Development and Product Development CT&AM bei F. & G. Hachtel GmbH & Co.<\/a> in Aalen, Deutschland.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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