Wie kann gewährleistet werden, dass Werkzeuge und Formen perfekte Teile erzeugen?

Es muss garantiert werden, dass die hergestellten Teile den Produktionsanforderungen entsprechen

Zu Beginn eines Fertigungsprozesses wird eine Form, eine Matrize oder eine Vorrichtung nach einem theoretischen CAD-Modell konstruiert. Ziel dieser Werkzeugkonstruktion, die exakt aus dem Nennmodell gefertigt wird, ist es, Teile herzustellen, die den technischen Anforderungen entsprechen. Es stellt sich jedoch oftmals heraus, dass in der Realität einer industriellen Umgebung Unterschiede zu dem theoretischen Modell auftreten. Unterschiedliche Faktoren beeinträchtigen die Werkzeuge und verursachen Probleme oder Unvollkommenheiten an den Teilen. Daher sind Anpassungen und Iterationen erforderlich, um sicherzustellen, dass die Werkzeuge und Formen, auch wenn sie exakt ihren Nennmodellen entsprechen, gute Teile produzieren, die den Qualitäts- und Kundenanforderungen entsprechen.

Herausforderungen: Nicht vorhersehbare Faktoren

Die Realität einer industriellen Umgebung unterscheidet sich von der Theorie, die in CAD-Modellen dargestellt wird. Während des Herstellungsprozesses können mehrere schwer vorhersehbare Faktoren auftreten. Federkräfte beim Prägen einer Matrize, Schrumpfungen beim Bau einer Form aus Verbundwerkstoff oder thermische Kräfte beim Verschweißen zweier Elemente sind gute Beispiele für Faktoren, die die Präzision von Werkzeugen beeinflussen. In jedem Fall können die Entfernung eines Verbundharzes, das Rückfedern einer Matrize oder die Auswirkungen auf eine Schweißnaht schwierig, komplex und teuer sein.

Zunächst wird das Werkzeug nach dem theoretischen Modell gebaut, das entwickelt wird, um Fertigteile herzustellen, die den Produktionsanforderungen entsprechen. Aber in der industriellen Praxis haben die oben genannten Aspekte Auswirkungen auf die geformten oder gestanzten Teile. Infolgedessen entsprechen die Teile nicht den technischen Anforderungen und müssen angepasst, korrigiert und verändert werden, um die Qualitätskontrollen zu bestehen.

Der Einstieg über Nennmodelle ist natürlich ein guter erster Schritt, aber es darf nicht vergessen werden, dass die Hersteller nicht so sehr an einem perfekten Werkzeug interessiert sind, sondern gute Teile wollen, die den technischen und den Kundenanforderungen entsprechen.

Lösung: Iterativer Prozess

Wenn unvorhersehbare Faktoren die hergestellten Teile verändern, beginnt ein iterativer Prozess der Qualitätskontrolle. Die am häufigsten verwendete Methode ist die Bearbeitung des Teils vor dem Einstellen der Werkzeuge. Genauer gesagt, beinhaltet dieses Verfahren die Herstellung eines Teils, dessen Messung und die Analyse von Abweichungen zwischen dem Teil und dem CAD-Modell. Wenn also festgestellt wird, dass an einer Stelle einige fehlende (oder zusätzliche) Millimeter vorhanden sind, wird auf der entsprechenden Oberfläche der Form, der Matrize oder der Vorrichtung Material abgeschliffen oder hinzugefügt. Auf diese Weise wird die Iteration an den Werkzeugen nach der Vermessung des gefertigten Teils durchgeführt.

Nach Abschluss dieses Vorgangs wird der Fertigungsprozess neu gestartet, um ein neues Teil zu produzieren. Dieses wird dann gemessen, um zu überprüfen, ob es immer noch Abweichungen gibt. Dieser iterative Prozess wird so lange fortgesetzt, bis das gewünschte Teil erstellt ist (d.h. bis das hergestellte Teil seinem CAD-Modell entspricht).

Dieser iterative Prozess der Qualitätskontrolle erfordert ein schnelles Messwerkzeug, um das nächste Teil ohne Verzögerung herzustellen. Darüber hinaus muss die Messtechnik so ausgelegt sein, dass sie direkt in der Fertigung eingesetzt werden kann und alle Arten von Größen, Oberflächengüten und Geometrien gemessen werden können. Die 3D-Scantechnologie mit ihrer Geschwindigkeit, Portabilität und Vielseitigkeit ermöglicht es den Produktionsteams, die erforderlichen Korrekturen an den Werkzeugen schnell und effektiv vorzunehmen.

Vorteile: KMG-Bericht

Der Kunde, der die hergestellten Teile kauft, kann von den Werkzeugherstellern einen Bericht der Koordinatenmessgeräte (KMG) verlangen. Daher ist ein zweites Messwerkzeug, das den Arbeitsablauf eines Koordinatenmessgeräts reduziert, ein wichtiger Vorteil für produzierende Unternehmen. Mit einem tragbaren 3D-Scanner kann ein Großteil der Einheiten gemessen und mehrfache Zwischenprüfungen vorgenommen werden, wodurch dem Koordinatenmessgerät die Endkontrolle und die Berichterstellung vorbehalten bleibt.

Vorteile: Reverse-Engineering

Sobald man ein Werkzeug hat, für das das Koordinatenmessgerät die hergestellten Teile zertifiziert hat, kann die Form, die Matrize oder die Vorrichtung für das Reverse-Engineering gescannt werden. Wenn also das Werkzeug verschleißt und ein neues benötigt wird, wird das Nennmodell nicht mehr für den nächsten Fertigungsprozess verwendet werden. Stattdessen kann direkt vom Modell aus gearbeitet werden, von dem bekannt ist, dass es gute Teile fertigt. Die gesamte ursprüngliche Iterationszeit wird bei zukünftigen Produktionen eingespart.

Vorteile: Regelmäßige Qualitätskontrolle

Anstatt mit dem Koordinatenmessgerät ein Teil aus 50 oder 100 Teilen zu messen, bietet die 3D-Scantechnologie die Möglichkeit, regelmäßige Qualitätskontrollen durchzuführen. So ist ein tragbarer 3D-Scanner für den Formen- und Werkzeugbau von großem Vorteil, da er die Stichprobenziehung erhöht und Zeit spart, indem er Teile direkt in der Fertigung misst, ohne dass sie zum Koordinatenmessgerät gebracht werden müssen. Regelmäßige Qualitätskontrollen stellen sicher, dass die Produktion kontrolliert bleibt und die Teile termingerecht geliefert werden.

Vorteile: Qualitätssicherung

Wenn die hergestellten Teile plötzlich nicht mehr den technischen Anforderungen entsprechen, muss das herstellende Unternehmen Nachforschungen einleiten. Das führt zu viel Stress und Unsicherheit. Mit einem tragbaren 3D-Scanner kann die Qualitätssicherung ohne weitere Verzögerungen eingreifen und die Ursache finden, indem viele Daten schnell erfasst und direkt in der Fertigung untersucht werden.

Fazit

Mehrere Faktoren, die für eine industrielle Umgebung spezifisch sind, treten in der Fertigung regelmäßig auf. Sie führen zu unerwarteten Rückschlägen oder Schwund. Notwendige Anpassungen sind erforderlich, um sicherzustellen, dass die Werkzeuge, auch wenn sie genau dem Nennmodell entsprechen, gute Teile produzieren, die den Qualitäts- und Kundenanforderungen entsprechen. Diese Iterationen werden durch das 3D-Scannen erleichtert, das aufgrund seiner Geschwindigkeit, Portabilität und Vielseitigkeit eine effektive Alternative zum Koordinatenmessgerät darstellt, das für die Endkontrolle vorbehalten werden kann. Darüber hinaus bietet das 3D-Scannen die Möglichkeit, die Werkzeuge, mit denen die guten Teile hergestellt werden, zu reproduzieren, regelmäßige Qualitätskontrollen durchzuführen und unerwartete Probleme, die jederzeit auftreten können, schnell zu lösen.