Der Konkurrenz immer einen Schritt voraus: ACE Technology

ACE Technology wurde 2004 in Großbritannien mit der Mission gegründet, die besten Dienstleistungen für die Verbundwerkstofffertigung ihrer Klasse anzubieten. Die erste Branche, für die das Unternehmen tätig war, war der Motorsport, ein anspruchsvoller Sektor, für den sowohl eine schnelle Produkteinführungszeit als auch eine noch nie dagewesene Flexibilität bei der Umsetzung verschiedener Designänderungen während des gesamten Fertigungsprozesses erforderlich ist.

Dem Wettbewerb überlegen

ACE Technology verstand von Beginn an, wie wichtig es ist, sich abzuheben, um die Führungsposition auf einem äußerst wettbewerbsstarken Markt zu halten. Ihr Ansatz war es, ihre Kenntnisse geschickt zu erweitern, um ihren Kunden so Komplettlösungen anbieten zu können.

ACE Technology ist ein Full-Service-Supplier (FSS), der über ein breit gefächertes Fachwissen verfügt – vom Designprozess bis zur Fertigung der Produkte (einschließlich Guss- und Formwerkzeugen, Gestellen, Vorrichtungen, etc.) sowie in der Qualitätssicherung. Das Unternehmen betreibt zudem vier Autoklaven und rühmt sich mit der Entwicklung von Hochleistungs-Verbundkomponenten.

Diversifizierung

Über die Jahre musste ACE Technology sich, wie viele andere Engineering-Unternehmen auch, auf Veränderungen der Kundennachfrage einstellen. 2009 war eines der schwierigeren Jahre, da die Wirtschaftskrise die großen OEMs dazu veranlasste, sich aus der Britischen Tourenwagen-Meisterschaft zurückzuziehen.

Dank ihres vielseitigen Dienstleistungsportfolios konnte ACE Technology jedoch glücklicherweise bald Verträge in neuen Branchen abschließen, wie etwa der Luft- und Raumfahrtindustrie, der Rüstungsindustrie und der Kommunikationsindustrie.

Der Bedarf an Messwerkzeugen

2009 erhielt ACE Technology einen großen Auftrag, der Fertigungstechnik für Satellitenreflektoren umfasste. Dieser Auftrag, für den sowohl hochpräzise Messungen als auch spezielle Messungen des RMS-Wertes erforderlich waren, veranlasste das Unternehmen, sein erstes fortschrittliches Messgerät zu kaufen: einen tragbaren Messarm. ACEs Geschäftsführer Paul Skinner erklärt: „Zu diesem Zeitpunkt war das die einzige tragbare Lösung, die als Alternative zu einer fest installierten und teuren CMM verfügbar war.“

ACE führte fortschrittliche Messtechnik als Teil ihres Kerngeschäfts in den verschiedenen von ihr bedienten Branchen ein. Um seine Dienstleistungen auch auf die frühen Phasen des Designprozesses zu erweitern, führte das Unternehmen zudem auch 3D-Laser-Scanning ein.

 Konstruktion eines kompletten Fahrzeugs

Für ein bestimmtes Projekt wurde ACE Technology beauftragt, einen LMP-Sportwagen komplett aus Verbundstoffen zu konstruieren. Das Unternehmen musste sein Fachwissen in der geometrischen Optimierung von Verbundwerkstoffen ausbauen und gleichzeitig strenge Gewichtsvorgaben und Anforderungen für die Crash-Tests einhalten.

Wie Paul Skinner erklärte, erforderte die geometrische Optimierung zunächst die Digitalisierung des bereits existierenden Teils, der Form oder des Objekts. Auf Grundlage dieser 3D-Kopie wurde weiter an der Verbesserung des Designs gearbeitet. „Im Rahmen solcher Anwendungen erkannten wir, dass die tragbare Armlösung tatsächlich nicht wirklich tragbar ist.“

Laut dem Geschäftsführer musste das Unternehmen im Rahmen des Projekts oft durch Großbritannien reisen, um Kundenstandorte zu besuchen. „Das große, schwere Stativ wurde sofort zu einer logistischen und sicherheitstechnischen Herausforderung. Zudem wirft die Montage eines Arms innerhalb eines Fahrzeugs zwei verschiedene Probleme auf: Zugänglichkeit und Bewegung. Da das Fahrzeug sich bewegte, als wir einstigen, gingen jegliche Bezugspunktsätze sofort verloren, sodass alle folgenden Daten unbrauchbar wurden.“

Optisches 3D-Scanning kommt ins Spiel

Skinner übertrug Edward Smith, einem Engineering-Praktikanten bei ACE, die Verantwortung für die Recherche über 3D-Scanning und andere neue tragbare Technologien. Die Anforderungen des Unternehmens waren klar: Es benötigte ein tatsächlich tragbares Gerät, das verschiedene Oberflächen (wie Carbonfaser, Epoxyd, virtuelle Spiegel, poliertes Aluminium) scannen konnte und eine Software enthielt. Beides sollte möglichst einfach zu bedienen sein.

Nach einigen Experimenten erkannte Smith, dass für die beiden großen tragbaren Arme auf dem Markt die gleichen Beschränkungen bestanden: Es war immer noch zu schwierig, sie um ein Objekt herumzubewegen und zu bedienen.

Smith zog anschließend eine optische Lösung in Erwägung, den MetraSCAN 3D und die HandyPROBE von Creaform, und es zeigte sich schnell, dass diese alle bisherigen Probleme mit den Messarmen behob. Smith hatte bereits eine frühere Version des MetraSCAN 3D bei einem anderen Unternehmen verwendet, sodass er bereits mit den Creaform-Produkten vertraut war. „Diese Lösungen verfügten über eine höhere Scangeschwindigkeit, Beweglichkeit und eine konstante Genauigkeit“, erklärte er und fügte hinzu, dass die neusten Entwicklungen des Geräts zu einer herausragenden Scanqualität selbst bei spiegelartigen Oberflächen und Carbonteilen geführt hätten.

Skinner war äußerst beeindruckt und sagte, dass er „einfach nicht glauben konnte, dass dieses System zwei- bis dreimal schneller war als alles andere auf dem Markt!“

Die Creaform-Lösung

ACE Technology wandte sich an Measurement Solutions (MSL), dem offiziellen Distributor für Creaform im Vereinigten Königreich, und kaufte ein 3D-Scanning-System bestehend aus einem MetraSCAN 3D, einer HandyPROBE sowie der VXelements-Software.

Laut Smith wurde dank der Unterstützung durch MSL die Benutzerfreundlichkeit des Systems schnell zu einem wichtigen Verkaufsargument für das Unternehmen. „Unser Kerngeschäft ist das Produktdesign und die Fertigung. Wir wollten keinen Spezialisten, der nur für diese Geräte zuständig ist. Wir suchten daher nach einem Produkt mit einer verhältnismäßig flachen Lernkurve, das mehrere Techniker in unterschiedlichen zeitlichen Abständen, manchmal im Abstand von mehreren Wochen, unkompliziert nutzen konnten“, erklärte er.

VXelements war ebenfalls perfekt für diese Art des Arbeitsablaufs geeignet und erleichterte die Aufgaben des Teams deutlich. Zuvor wurden im Rahmen eines Reverse-Engineering-Prozesses Daten in ein SolidWorks-Plugin oder eine andere, komplexe Dritt-Software exportiert. Nun ermöglicht der Live-Transfer, die fertigen Oberflächendaten und Querschnitte direkt in SolidWorks anzeigen zu lassen.

Kein Messarm erforderlich!

In der Vergangenheit erforderte das Design und die Fertigung von Formwerkzeugen und Vorrichtungen üblicherweise taktile Messungen von Bezugspunktbohrungen und kritische Merkmalsmessungen. Die Lösung von Creaform ersetzte diese umständlichen Geräte jedoch problemlos: genau wie ein Messarm ermöglicht die tragbare und kabellose HandyPROBE fortschrittliches Abtasten. Sowohl die HandyPROBE als auch der MetraSCAN 3D funktionieren im Zusammenspiel mit dem C-Track, einem optischen Kamerasystem, das 6 Freiheitsgrade in einem Volumen von 16 m³ bietet. Die HandyPROBE stellt die kartesische Koordinate einer Komponente oder eines Werkzeug-Bezugpunktes, welche genutzt werden kann, um Werkzeuge herzustellen und Sollpositionen festzulegen oder Oberflächenabweichungen an eine CAD-Datei zu melden, dynamisch zur Verfügung.

Sowohl in der Luft- und Raumfahrtindustrie als auch in der Werkzeugtechnik der Formel 1 wird üblicherweise ein tragbarer Arm und ein Laser-Tracker oder ein Laser-Tracker mit einer tragbaren Abtast- und Scanlösung eingesetzt. Beide Konstellationen schränken jedoch die möglichen Bewegungen um den Messbereich herum stark ein. Das Verfahren ist sowohl komplex als auch fehleranfällig. Die C-Track-Lösung vereinfacht dieses jedoch durch die automatische und dynamische Neuausrichtung des Bereichs mit seinen optischen Kameras, wodurch die Messzeit drastisch reduziert wird.

Was kommt als Nächstes?

ACE Technology betreibt heute zwei Werke in Cambridgeshire, England und beschäftigt etwa 50 ausgebildete Fachkräfte.

Das Unternehmen möchte seine Präsenz in der Luft- und Raumfahrtindustrie weiter ausbauen und schließt gerade eine neue Lieferantenakkreditierung und Compliance ab. Zudem hat ACE einen Hochleistungs-3D-Drucker von Markforged erworben, wodurch das Unternehmen nun faserverstärkte Nylon-Werkzeuge und Komponenten anbieten kann.

Laut Skinner spielt der MetraSCAN 3D eine wichtige Rolle bei der Einführung des 3D-Drucks, „indem er Daten von Mustern, Werkzeugen oder fertigen Teilen erfasst, die schnell in für den 3D-Druck geeignete Dateien konvertiert werden können.“ Die 3D-Scantechnologie kann zudem verwendet werden, um 3D-gedruckte Gestelle, Vorlagen und Vorrichtungen zu entwickeln, wodurch die benötigte Zeit bei der Entwicklung verschiedener Fertigungsprozesse für Verbundwerkstoffe verkürzt werden kann.“

Skinner erklärte weiter, dass „der MetraSCAN 3D als tragbarer Scanner eine wichtige Investition zur Unterstützung unserer SCAN-to-CAD-Initiative ist. Wir sind zuversichtlich, dass er eine wichtige Rolle bei unserer zukünftigen Expansion spielen wird.“