Auch innen messen

3D-Schichten-Scansystem für die Teilebemusterung schließt Prozeßkette

Ein 3D-Schichten-Scansystem erlaubt es, die vollständige Geometrie eines Bauteils Schicht um Schicht zu erfassen und mit der im CAD-System hinterlegten Bauteilgeometrie zu vergleichen. Auf diese Weise läßt sich der Zeitbedarf für Bemusterungen wesentlich verringern.

Damit ein Unternehmen möglichst schnell mit dem richtigen Produkt am Markt sein kann, muß eine geschlossene Prozeßkette von der Entwicklung bis zur Fertigung reichen. Voraussetzung dafür ist eine durchgängige Verwendung der Konstruktions- und Fertigungsdaten.

Am Ende dieses Ablaufs weist die Prozeßkette bisher jedoch eine Lücke auf: Für das Erstellen von Erstmuster-Prüfberichten und von Ergebnisprotokollen über routinemäßigen Teilebemusterungen sind aufwendige Messungen und eine bisher nicht in den Datenverbund integrierte, zeitintensive Auswertung erforderlich. Dies gilt besonders, wenn die Bauteile eine komplexe Innenkontur besitzen, die mit taktilen Sensoren kaum erfaßbar ist.

Schichten-Scansystem erzeugt Punktwolke, . . .

Abhilfe schafft hier ein 3D-Schichten-Scansystem, das die alphaCAM Fertigungssoftware GmbH, Schorndorf, während der Control (4. – 7. Mai 1999 in Sinsheim) auf ihrem Stand Z.1402 in Halle 5 erstmals in Europa vorstellt. Mit der Integration dieses Scansystems in sein Produktportfolio verfolgt das Unternehmen konsequent sein Ziel, seinen Kunden die gesamte technische Datenverarbeitung aus einer Hand zu bieten.
Das Schichten-Scansystem besteht im Kern aus einer Fräsmaschine und einer hochauflösenden Digitalkamera. In Umkehrung des generativen Bauprinzips von Rapid-Prototyping-Anlagen trägt die Fräsmaschine das in ein Trägermaterial eingebettete Bauteil Schicht um Schicht ab. Jede dieser Schichten hält die Digitalkamera in einem Bild fest. Auf diese Weise erfaßt das System nicht nur die äußere Kontur, sondern auch die gesamte innere Geometrie eines Bauteils.

. . . Software erstellt automatisch den Prüfbericht

Ein Postprozessor des Scansystems erzeugt aus den Bildern eine Punktewolke des Bauteils. Die speziell zu diesem System entwickelte Auswertungssoftware Spec.Check

• richtet die Punktewolke aus und findet automatisch Referenzflächen auf
• erzeugt 2D-Schnitte mit beliebigem Schnittverlauf, um Abstände, Radien, Kreise und Winkel zu bestimmen und die Meßwerte mit den CAD-Konstruktionsdaten zu vergleichen
• findet Kreismittelpunkte und erzeugt Mittellinien.

Mit diesen Funktionen generiert Spec.Check die Meßanweisungen für den Prüfbericht. Werden mehrere gleichartige Bauteile gemeinsam gescannt (z.B. bei Formteilen aus einem Multikavitäten-Werkzeug), ist diese Meßanweisung auf alle Punktewolken übertragbar. Der automatisierte Ablauf kann den Zeitaufwand für Bemusterungen auf ein Zehntel reduzieren. Beispielsweise dauert nach Erfahrungen von Delphi/USA und Eastman Kodak das Erstellen des Prüfberichts für einen 68fach-Stecker mit 633 Prüfmaßen und einer Kavität im Werkzeug bei Verwendung einer Koordinatenmeßmaschine rund 120 h, während mit dem Scansystem das Ergebnis bereits nach 14,5 h vorliegt.
Die Meßgenauigkeit des Systems hängt von der Zustelltiefe beim Schichtenfräsen (Bereich 0,01 bis 0,25 mm) und von der Auflösung der Digitalkamera (Bereich 500 oder 1000 dpi) ab; sie kann über die gesamte Meßprozeßkette bis zu ±2,5 µm betragen. Damit erreicht das Scansystem eine wesentlich höhere Genauigkeit als Durchstrahlungssysteme mit Röntgenstrahlen. Zudem sind die Anschaffungskosten erheblich geringer, Aufwand für Strahlenschutz ist nicht erforderlich.
Gegenüber den auf Koordinatenmeßmaschinen ermittelten Maßen ist die Meßsicherheit höher, weil die Meßwerte nicht vom Anfahrweg eines Sensors abhängen. Damit hilft das Scansystem, Mißverständnisse zwischen Hersteller und Abnehmer zu vermeiden.
Das 3D-Schichten-Scansystem gibt es in zwei Baugrößen, die sich - bei gleichen Außenabmessungen – nur in den Abmessungen des Arbeitsraums unterscheiden:
Beim Modell CSS 1000 ist er 300 mm X 260 mm X 200 mm groß, beim größeren Modell CSS 2000 beträgt er 350 mm X 400 mm X 380 mm.

Jens Vollmann, Schorndorf

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