Der ATOS-Scanner erzeugt einen dichten Datensatz der gescannten Form. Diese Daten können als Punktewolke, Schnitt oder als STL-Datei exportiert werden. Da viele CAD/CAM-Softwarepakete das STL-Datenformat unterstützen, können die gescannten Daten direkt zur Erzeugung eines NC-Codes zur computergesteuerten Bearbeitung verwendet werden.

Üblicherweise werden geometrisch einfache Bauteile in Zeichnungen oder in CAD-Daten beschrieben. Für komplexe Formen sind Zeichnungen nicht geeignet. Aus bestehenden Objekte werden daher oft mit Flächenrückführung (Reverse Engineering), CAD Daten erzeugt. Diese CAD Daten beschreiben die komplette Form des Objektes in mathematischen Flächen (Patches). Diese Methode ist geeignet zur Beschreibung einfacher und auch gekrümmter Bereiche, aber sie ist sehr zeitaufwändig, und erzeugt grosse Datensätze die nicht mehr einfach handhabbar sind, wenn komplexe Formen erfasst werden sollen.

Flächenrückführungsprozesse können umgangen werden, wenn die Dichte und die Qualität der gescannten Daten gut ist und eine direkte Kopie des bestehenden Modells benötigt wird. Aus diesem Grund können herkömmliche Kopierfräsoperationen durch schnellere und wesentlich flexiblere Methoden abgelöst werden. Dazu gehören die High-End-Digitalisierung, die STL-Datenerzeugung und eine direkte Schnittstelle zur Nachbearbeitung und NC-Code-Erzeugung zum Fräsen einer Gussform.

Im vorliegenden Fall sollten 10 reich verzierte Glasschalen in größeren Mengen innerhalb eines engen Zeitplans reproduziert werden. Zu diesem Zweck sollte die Firma Forstek, Slowenien zehn verschiedene gusseiserne Formen zur Glasformung herstellen. Die Vorlagen (d.h. das Produkt) waren ähnlich mit unterschiedlichen Ornamenten und Größen. Jede Schale musste deshalb in eine Gussform kopiert werden, um die gewünschten unterschiedlichen Glaskopien herstellen zu können. Nachfolgend werden die notwendigen Schritte zur Herstellung der Gussform für eine Glasschale von 230 x 230 x 150 mm beschrieben.

Bei traditionellen Methoden würde eine Negativkopie aus einem Epoxidharzmaterial (Araldite) gegossen. Dann müsste die negative Vorlage in eine vorbearbeitete Graugussform mit einer entsprechenden Kopierfräsmaschine eingearbeitet werden.

Diese Methode hat folgende Nachteile:

• sehr langsam (kein optimiertes Fräsen möglich mit der Kopierfrästechnik)
• keine Möglichkeit zur Datenänderung und Datenspeicherung

Der enge Zeitplan und die große Menge der benötigten Formen erforderten eine neue Methode, die im Vergleich zum Kopierfräsen wesentlich schneller ist.

Auf CAD-Daten kann schneller gefräst werden. CAD-Daten können basierend auf Messdaten mit Hilfe von Flächenrückführungsmethoden erzeugt werden. Somit könnte eine Lösung darin bestehen, ein Digitalisiersystem, eine Flächenrückführungssoftware und eine CAM-Software zu verwenden. Das Problem ist aber die komplexe Form des Objekts. Um eine CAD-Datei zu erzeugen, die die komplexe Geometrie der Glasschale, wie sie in Abb. 1 und 2 gezeigt ist, definiert, sind man mehrere Arbeitstage nötig.

Dieser langwierige Flächenrückführungsprozess kann umgangen werden, wenn ein High-End-Digitalisiersystem verwendet wird, das eine dichte und akkurate Datei erzeugt. Dann kann der CAM-Vorgang (Computer Automated Manufacturing) direkt auf den vom Digitalisierer erzeugten STL-Daten erfolgen.

Aufgrund des Zeitdrucks und ermutigt durch die positiven Erfahrungen, die das TECOS, Slovenian Tool and Die Development Centre mit dem ATOS-Digitalisiersystem gemacht hat, hat sich Forstek dazu entschlossen, ein High-End-Scansystem und die direkte Fräsmethode zu verwenden. Zum Digitalisieren wurden einige Referenzpunkte auf die Glasschale aufgebracht, die dann mit einem feinen Titan-Dioxid-Pulver gemischt mit Alkohol eingesprüht wurde.

Abbildung 2 zeigt den Scanvorgang und die daraus resultierenden Daten, wobei das Koordinatensystem der Daten auf die Mittenlinie und den Rand der Schale bezogen wurde.

Zur Nachbearbeitung der Daten gehörte die Transformation des Koordinatensystems, das Entfernen der für den Scanprozess erforderlichen Referenzpunkte sowie globales und lokales Glätten der Daten. Falls erforderlich können mit der ATOS-Software auch weitere Änderungen durchgeführt werden, wie die Nachbehandlung der Basisdaten (Skalierung, Verschiebung, Rotation, Füllen von Löchern, Ausdünnen usw.), das Erzeugen von Schnitten sowie Qualitätskontrollanwendungen und Dimensionierung.
Die Qualität des STL-Datensatzes war perfekt und Forstek konnte die NC-Programmierung mit Unigraphics NX 1 gleich am nächsten Tag beginnen.

Das Erzeugen eines optimierten NC-Codes dauerte ca. 8 Std. für eine halbe Vorlage. Die Maschinenbearbeitung auf einer Deckel Maho DMU 60P benötigte typischerweise noch einmal 8 Stunden. Damit brachte die Verwendung von modernen High-Speed-Bearbeitungzentren und hochqualitativen Schneidewerkzeugen eine Zeitersparnis von 50% verglichen mit der herkömmlichen Kopierfräsmethoden. Darüber hinaus wurde die Entwicklungszeit ebenfalls um 50% reduziert.
Durch diese Zeitersparnis konnte unser Kunde die kompletten Gussformen rechtzeitig fertigen. Außerdem erzielte er eine Kostenreduktion von 30% verglichen mit der herkömmlichen Methode.