Hier ist die optische 3D-Digitalisierung ein bewährtes Hilfsmittel, um Werkzeuge zu optimieren und deren Maßhaltigkeit zu überwachen. So kann bei der Erstmusterprüfung das hochwertige ATOS-Digitalisierungssystem eingesetzt werden, das die gefertigten Teile mit hoher Punktdichte und guter Messgenauigkeit beschreibt. Die ATOS-Software kann auch die Messdaten eines Werkstück-Teils mit seiner Formvorgabe im CAD-Datensatz vergleichen. Vorhandene Abweichungen werden am Bildschirm dargestellt und machen nötige Änderungen sichtbar. Dadurch können Formänderungen am Werkzeug effizient durchgeführt werden. Das geänderte Werkzeug wird dann digitalisiert und die optimierte Form wird als Referenzdatensatz gespeichert. Die Messdaten (stl Netzdaten oder Schnittdaten in vda, iges oder ASCII) ermöglichen es außerdem, den CAD-Datensatz nachzuführen, um die Fertigungsunterlagen zu aktualisieren, so dass diese identisch zum optimierten Werkzeug sind. So kann mit wenig Zeit- und Kostenaufwand der Werkzeugsatz mehrfach hergestellt werden. Ebenso ist es möglich, bei der Konzeption ähnlicher Werkzeuge auf Erfahrungen zurückzugreifen oder aber vorhandene Werkzeugformen zu archivieren. Somit kann leicht auf optimierte und bewährte Werkzeugformen zurückgegriffen werden, falls ein Werkzeug zerbricht oder zu überarbeiten ist.

Mit Hilfe der 3D-Digitalisierung ist es einfach, auch ein bereits vorhandenes Werkzeug zu duplizieren. Die aus den Messdaten entstandene dichte Punktewolke wird über eine Flächenrückführung in ein CAD-Oberflächenmodell umgewandelt. Es ist aber auch möglich, eine numerische Werkzeugmaschine einzusetzen, die mit einer CAM-Software direkt auf den von ATOS generierten Datensätzen fräst. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass es sehr schnell ist. Das Digitalisieren benötigt nur kurze Zeit, so dass keine langen Stillstandszeiten der Maschinen anfallen. Außerdem können Digitalisierungsarbeiten auch während der Wartung einer Maschine durchgeführt werden. Letzteres wurde bei der folgenden Aufgabenstellung angewendet.

Die Gasmaske besteht aus einem einzigen Teil mit integrierter Befestigung, Dichtungsmembranen, und Aufnahme für den Filter. Daraus ergibt sich eine sehr komplexe Spritzgussform.

Das Werkzeug

Verschiedene Bereiche müssen überlappend gespritzt werden. Die Form besteht somit aus mehreren Teilen (Hauptelemente, Einschübe, Kerne,…), die jeweils ein Teil der Maskenform erzeugen. Das geschlossene Werkzeug ergibt dann eine kompakte, dichte Gießform, in die das Material eingespritzt wird. Problematisch sind die geringen Materialstärken der Maske, die Dichtigkeit der Werkzeugteile untereinander und die Genauigkeit der Maske zur den CAD-Vorgabedaten.

Die Schwierigkeiten

Die 3D-Daten des gesamten Werkzeuges, mit allen Einsätzen, müssen in der Werkstatt, neben der Spritzgusspresse während einer vorgesehenen Wartungsphase von 5 Stunden erfasst werden.

Die Digitalisierung erfolgt mit dem ATOS II XL System. Um eine genaue Referenz der diversen Elemente zu garantieren, werden alle Teile in ihrer aktuellen Lage im vordefinierten Werkzeugkoordinatensystem erfasst.

In der ersten Phase wird die geschlossene Form digitalisiert. Auf die Außenfläche jedes Einzelteils werden mindestens 3 Referenzpunkte geklebt, die das GOM-Digitalisierungssystem im Werkzeug- Koordinatensystem erfasst und definiert. Nimmt man die Teile jetzt auseinander, bewegen sich diese "Fixpunkte" mit den entsprechenden Elementen. Die Einzelteile können nun im demontierten Zustand digitalisiert werden, wobei die Daten die "richtigen" Koordinaten der geschlossenen Form zeigen.

Die GOM-Digitalisierungssysteme verarbeiten redundante Informationen zur Überprüfung der Systemkalibrierung und der Messgenauigkeit. Damit ist gewährleistet, dass die GOM-Digitalisierungssysteme zuverlässig zertifizierbar sind und sich in der Qualitätskontrolle und im Werkzeugbau bestens bewähren.
Im TRITOP-Photogrammetriesystem werden die Messbilder eines Bildverbandes ausgewertet, die Güte dieses Verbandes wird überprüft, optimiert und protokolliert. Das System berechnet dann exakt die Positionen der Referenzpunkte aus mindestens drei Fotos, mit Angabe der statistischen Werte der Abweichungen der Bildschnittpunkte.
Bei der Digitalisierung erfasst das ATOS-System diese berechneten Positionen automatisch mit Hilfe von zwei Kameras (Stereovision) und erzeugt aus mehreren Einzelaufnahmen die 3D-Oberfläche (Punktewolke) des Messobjektes. Außerdem wird das Einpassen der aktuellen Messdaten in die Referenzpunktdaten des TRITOP-Systems bewertet und protokolliert.

Um die Genauigkeit der Messdaten zu überprüfen wurden an den kritischen Stellen die Materialstärken mit ATOS berechnet. Durch Messungen an den Formteilen wurde die Dichtigkeit bestätigt und an der fertigen Maske die Materialstärke geprüft. Das neue Formwerkzeug wurde mit einer Messungenauigkeit von insgesamt ± 0,05 mm gefertigt. Die neu erstellten Formflächen wurden ebenfalls mit den erfassten Punkten der Punktwolke verglichen. Die Messabweichungen waren kleiner als ± 0,03 mm.