Post on 12-Oct-2019
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Meusburger Werkzeug- und Formenbautage 2018
Industrielle Computertomographie,Fluch oder Segen für den Werkzeugbau?
Dipl. - Ing. Steffen Hachtel
Defektanalyse, Zerstörungsfreie PrüfungSoll/Ist-VergleichSTL-DatengenerierungGeometrievermessungBaugruppenanalyseWerkzeugoptimierung
Industrielle Computertomographie: Fluch oder Segen?
“Dann erledigedeine Messungdoch wieder taktil!!”
“Ich möchte endlichlunkerfreie Bauteilesehen!!”
Quelle: Uderzo
Spritzgießbauteil „Türschliesser“Forderung: Lunkerfreie Bauteile aus POM
Spritzgießbauteil „Türschliesser“Forderung: Lunkerfreie Bauteile aus POM
Spritzgießbauteil „Türschliesser“Forderung: Lunkerfreie Bauteile aus POMVergebliche Versuche
Normale Nachdruckeinstellungen für POM
Normale Nachdruckeinstellungen für POM
Wesentlich höherer Nachdruck + Anschnittvergrößerung
Forderung: Lunkerfreie Bauteile
Ziel erreicht?? Maßhaltigkeit??
Defektanalyse, Zerstörungsfreie PrüfungSoll/Ist-VergleichSTL-DatengenerierungGeometrievermessungBaugruppenanalyseWerkzeugoptimierung
Industrielle Computertomographie: Fluch oder Segen?
ScanCAD
ZeichnungBauteil
Falschfarbenvergleich
Scan und CAD nach Zeichnung ausrichten
Prozessoptimierung für Spritzgießbauteil „Türschliesser“
Analyse Abweichungen durch Soll- Ist- - Vergleich
CAD-Realteil bestfit CAD-Realteil ROI bestfit
Analyse Abweichungen Konstruktive Vorhaltung
Ergebnis nach erneuter Bemusterung
Schwundwert normalerweise: 2,1%Schwundwert nach Optimierung: < 1%
Optimierung: Spritzgießbauteil „Türschliesser“Forderung: Lunkerfreie Bauteile aus POM
55 Mitarbeiter am Standort in Aalen / Ostwürttemberg
Kunden aus den Branchen
AutomobilWeisse WareLuftfahrtMaschinenbauElektronikMedizintechnik
Usw..
Firmengruppe Hachtel
Werkzeugbau
Virtuelles SpritzgießenComputertomographie
Spritzgießen
Firmengruppe Hachtel
Erste CT Anlage im Jahr 2008
Pionier in der industriellen Computertomographie
5 CT Anlagen
8 Mitarbeiter
Workshops und Einzelcoaching
Industrielle Computertomographie
Wir durchschauen TechnikCT in der Kunststofftechnik
Hurra,
die Computer-tomographie!!
Das Zaubermittel !!
Goldene Zeiten für den Werkzeugbauer?
Quelle: Uderzo
Industrielle Computertomographie: Soll – Ist – Vergleich zur CAD
Soll – Ist – Vergleich CAD zum CT Scan:
Alles grün , alles gut??
Häufiges Problem: Stimmt die Zeichnung zum CAD Datensatz?
Industrielle Computertomographie ist ein sehr gutes Hilfsmittel für den Werkzeug- und Formenbau!!
Aber nur bei richtiger Anwendung und bei richtigen Vorrausetzungen !
Quelle: Uderzo
Relevant für Werkzeug-Optimierung ist immer der CAD Datensatz
mit Mittentoleranzlage und nicht die Zeichnung
(Forderung der DIN 16742)
Ausrichtphilosophie für Werkzeugoptimierung nach Regelgeometrie
Ausrichtphilosophie für Werkzeugoptimierung nach Regelgeometrie
Besser für Werkzeugoptimierung: Ausrichtung nach ROI
3D-Volumendaten
Ausrichtung zu CAD
best fit
Zeichnungsausrichtung
Ausrichtung validieren (Soll-Ist-Vergleich)
n.i.O.i.O.
.
weitere Ausrichtung erarbeiten
Werkzeugoptimierung
vornehmen
Spritzgießbauteil „Hauptspriegel“
Zeichnung mit Ausrichtphilosophie
Vorgeschriebene Ausrichtphilosophie gemäß Zeichnung führt zurFehlinterpretation der Formabweichungen
Werkzeugoptimierung gemäß Zeichnungsvorschrift aufwändig und teuer !!
Und sehr wahrscheinlich ohne Erfolg!!
Geänderte Ausrichtphilosophie nach ROI –Bestfit gemäß Funktion zeigt wesentlich geringere Abweichungen
Übersicht Ausrichtmöglichkeiten
• Bestfit über alles
• ROI –Bestfit
• Kombinierte ROI- Bestfit
• Ausrichtung über Regelgeometrie
• Ausrichtung über 3-2-1
• Wichtig: Der Werkzeugkonstrukteur wählt seine optima le Ausrichtung selbst
Federführend bei der Optimierung ist immer der Werkzeugkonstrukteur!
Analyse, Auswertung und Konstruktion erfolgt parallel!
Defektanalyse, Zerstörungsfreie PrüfungSoll/Ist-VergleichSTL-DatengenerierungGeometrievermessungBaugruppenanalyseWerkzeugoptimierung
Industrielle Computertomographie: Fluch oder Segen?
„Werkzeugkorrektur“ mit CT
CAD => CT Scan => Soll-Ist-Vergleich => Inverse Geometrie ins Werkzeug => i.O Bauteile
Automatische Software unterstützte “Werkzeug-Korrektur“? Kann das funktionieren?
Automatische Software unterstützte “Werkzeug-Korrektur“? Kann das funktionieren?
Automatische Software unterstützte “Werkzeug-Korrektur“? Kann das funktionieren?
“Werkzeugkorrektur” zur Verzugsreduzierung am Bauteil Korbgriff
Inverses Vorhalten der Geometrie mithilfe der CT
CT Vergleich: CAD Datensatz (blau) zu realem, verzogenem Bauteil (grau)
Aus der Abweichung wurde die inverse Vorhaltefläche ermittelt (grün)
Aber: Soll-Ist-Vergleich nach „Korrektur“ zeigt:Das Vorhalten war nicht wirklich erfolgreich.
Was jetzt? Immer noch “fehlerhaftes Werkzeug“ ??Oder nicht doch fehlerhafte Software?? Oder Meßfehler??
Quelle: Uderzo
Nein, falsche Rückschlüsse !!!
Die Software ist einwandfrei!!
Die Messung ist auch fehlerfrei!!
Das Werkzeug stimmt aber ebenfalls!!
Quelle: Uderzo
Werkzeug korrigieren, aber
dalli!!
Erstmal richtig messen und
dann korrigieren!!
Benötigt wird ein Prozessverständnis!
Woher kommen die Schrumpf- und Verzugseffekte!
Diese werden beeinflusst durch:
das Werkzeug:
Aber nicht nur, sondern ebenfalls durch:
den Spritzgießprozess
die Bauteilgeometrie
Werkzeugkorrektur? Es bedarf keiner “Werkzeugkorrektur“
Prozeßverständnis, um die Verzugsursache zu ermittelnHilfsmittel: Prozeßsimulation, Virtuelles Spritzgießen
Verzugseinfluss durch Geometrie
Verzugseinfluss durch Werkzeugtemperatur
Verzugseinfluss der Formfüllung
Prozeßsimulation, um Prozesse und Werkzeuge zu verstehen und zu optimieren!
Hilfsmittel: Prozesssimulation, Virtuelles Spritzgießen
Spritzgießwerkzeug ist Bestandteil der Simulation
Simulation ohne Einschwingen Simulation mit Einschwingen30 Zyklen gerechnet
Einfluss der Werkzeugtemperatur (Scale Faktor 10) bei optimaler Temperierung
Wanddickenänderung
Rippe ergänzt außen
Optimierung der Formteilgeometrie zur Reduzierung des Verzugs
Original Geometrie
Geometrie Rippe + Wandstärke geändert
Scale Factor: 10
Vergleich der optimierten Geometrie zu Original: geringere Verzugsneigung
Ist-Ist-Vergleich: CT Scans optimiertes Bauteil (pink) zu Originalbauteil (grau)
Verstehen der Zusammenhänge, mit Hilfe des Werkzeugbauers
Softwareunterstützung zum inversen Vorhalten kann sinnvoll sein, aber..
Verzugseffekte lassen sich aber nicht immer durch inverses Vorhalten optimieren!
Der Werkzeugbauer muss zwingend ins Boot mit der richtigen Strategie
Industrielle Computertomographie:
⇒ Ermöglicht das Arbeiten mit digitalisierten Erstmustern
⇒ Schafft Transparenz und Verständnis
⇒ Unterstützt das Prozessverständnis
⇒ Der Werkzeugmacher bekommt wieder die Lufthoheit über die Messwerte
⇒Als Tool zur Optimierung unerlässlich
Industrielle Computertomographie: Fluch oder Segen?
CT Technologie: Umsetzung im Werkzeug- und Formenbau?
Investition je nach Anlage zwischen 300 T€ und 600 T€
Teilweise sehr hohe Wartungskosten: ca. 10 % bis 15% der Investkosten jährlich
Hohe Ansprüche an Hard und Software
Qualifiziertes Personal
Frage an die Werkzeugbauer: Würden Sie in eine 5 Achs HSC Fräsmaschine investieren bei
einer erwarteten Auslastung von 2500 Std / a?
Traum geplatzt?
Quelle: Uderzo
Datenerfassung:- Einstellparameter wählen- Kalibrieren (Kugelstab)- Scannen- Rekonstruieren
� Voxelmodell �
Datenauswertung mit geeigneter Software- Soll/Ist-Vergleich- STL-Datengenerierung- Geometrievermessung- Baugruppenanalyse- Defektanalyse (Lunker)
Scan
BauteilCAD
vs.
Simulation
STLCAD
vs.
Simulation
STL
Scan
Bauteilvs.
Scan
Bauteil
Scan
Bauteilvs.
• Erstmuster zu Soll-Datensatz
• CAD noch aktuell zu Teilen
• Reproduzierbarkeit Prozess
• Vorher - Nachher
• Verzugstendenzen
• Toleranz einhaltbar? Angebotsabgabe
• Stimmt die Theorie zur Praxis??
Übersicht Vergleichsmöglichkeiten
CT Technologie. Umsetzung im Werkzeug- und Formenbau!
Wichtig: Investition in Auswertetechnologie!
Denn: Der Werkzeugbauer und Konstrukteur muss die Ergebnisse selbst interpretieren können
Ct Scans bedarfsbezogen durch Partnerschaften
Quelle: Uderzo
Wir verstehen den Denkansatzder Werkzeugbauer
Wir verfügen über 10 Jahre Erfahrungin der Computertomographie
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Dipl. - Ing. Steffen Hachtelinfo@fg-hachtel.com07361 3704 33www.fg-hachtel.com