Kunststoff

Qualitätssicherung bei der Kunststoffherstellung

Kunststoff

3D-Messtechnik in Spritzguss-, Blasform- und Thermoformprozessen

In der Kunststofftechnik unterstützt und beschleunigt die 3D-Messtechnik alle Phasen in Spritzguss-, Blasform- und Thermoformprozessen: vom Prototypen- und Werkzeugbau über Erstmusterprüfberichte bis hin zu Zusammenbauanalysen und Belastungstests. Mit dem optischen 3D-Koordinatenmesssystem ATOS lassen sich Prototypen, Elektroden, Werkzeuge und Spritzgussteile vollständig vermessen – berührungslos und unabhängig von den Abmessungen. Im Vergleich zur taktilen Messtechnik werden auch anspruchsvolle Freiformkonturen vollflächig und in kurzer Zeit erfasst. Die flächenhaften Messergebnisse garantieren eine schnellere Bauteilbemusterung und zielgerichtete Werkzeugkorrektur und reduzieren somit die Produktionsanlaufzeiten. Für die serienbegleitende Qualitätssicherung kann sowohl die Messung als auch die gesamte Auswertung automatisiert werden.

Materialkennwerte

Materialhersteller setzen Prüfverfahren ein, um Materialeigenschaften zu bestimmen und Materialkarten zu erstellen. Kenntnisse über die Kunststoffeigenschaften bilden eine zuverlässige Grundlage für die adäquate Bauteilkonstruktion (CAD), die Entwicklung eines funktionierenden Werkzeugs, die realitätsnahe Simulation (CAE) und die Optimierung von Produktvarianten, Werkzeuglayout und Spritzgussprozessen. ARAMIS, das optische 3D-Testing-System von GOM, ermöglicht die vollflächige Messung von Materialproben zur Bestimmung des Materialverhaltens und der Materialkennwerte.

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Bauteilkonstruktion (CAD/PMI)

Wird das CAD des Bauteils bereits bei der Konstruktion mit Prüfmerkmalen versehen, kann die 3D-Messplanung und Inspektion im zeichnungslosen Prozess direkt am PMI-Datensatz erfolgen (Import und Auswertung von FTA/MBD-Daten). Darüber hinaus ermöglicht die vom ATOS System berührungslos erfasste vollflächige Geometrie die Rückführung und Anpassung von Bauteil- und Werkzeuggeometrien in bestehende CAD-Daten, falls eine Werkzeugkorrektur erforderlich ist (Advanced CAD Modeling).
Die gewonnenen 3D-Messdaten dienen auch der Erstellung von Konstruktionsdaten im Reverse Engineering.

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Simulation und Validierung (CAE)

In der Simulation werden Formfüllung, Anguss, Nachdruck, Temperierung und Füllzeit des Spritzgussteils berechnet und bildhaft dargestellt. Ziel ist die Fehlervermeidung und Optimierung von Materialeinsatz, Zykluszeit und Maschinengröße durch Vorhersage der Prozessparameter und des Materialverhaltens, wie sie vom ARAMIS System in der Materialprüfung ermittelt wurden. Die reale Bauteilgeometrie kann durch das ATOS System erfasst und numerisch mit simulierten Daten verglichen werden. Dieses dient der Verbesserung und Überprüfung des Simulationsmodells.

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Werkzeuge und Elektroden (CAD/CAM)

Die 3D-Digitalisierung spart Zeit und Kosten in der Werkzeug- und Elektrodenfertigung sowie deren Wartung. Frühzeitige Prozessüberwachung reduziert Korrekturschleifen – insbesondere bei Mehrfachkavitäten. Der Soll-Ist-Vergleich dient der Kontrolle der einzelnen Schritte bei der CNC-Bearbeitung des Werkzeugs. Im Werkzeug-Try-Out misst das ATOS System von GOM komplexe Geometrien und liefert 3D-Messdaten zur gezielten Werkzeugkorrektur und für einen geringeren Materialeinsatz.

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Kunststoffteile und Erstmusterprüfung

Die vollflächige Form- und Maßanalyse mit kompletten Mess- und Prüfberichten (EMP) sichert die Einhaltung der Funktion und der optischen Anforderungen und sorgt für den spannungsfreien Einbau eines Bauteils. Die Erstmusterprüfung kann nach Messplan (KMG-Inspektion), CAD-Modell oder PMI-Datensatz mit Funktionen wie z. B. Form- und Lagetoleranz (GD&T) durchgeführt werden. Mit dem vollflächigen 3D-Messsystem ATOS von GOM bleibt keine Stelle am Bauteil ungeprüft. Die GOM Software gestattet eine problemlose Inspektion von GD&T.

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Produktion und Serienprüfung

Automatisierte und dabei fertigungsnahe, mobile Messzellen senken in der serienbegleitenden Produktionskontrolle Ausschuss und Nacharbeitszeiten. Der Transport von Bauteilen zu entlegenen Messräumen entfällt. Mit der ATOS ScanBox, der automatisierten Lösung von GOM, kann die Programmierung, einschließlich der Kinematik der Roboterpfade und der Inspektionsplanung, offline im virtuellen Messraum (VMR) am CAD realisiert werden. Die Messzelle bleibt währenddessen produktiv.

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Zusammenbau und Belastungstests

Das vollflächige oder punktbasierte 3D-Tracking stellt die Ausrichtung und Positionierung von physischen Bauteilen zueinander (optische Lehre) sowie die Übertragung der idealen virtuellen Ausrichtung in die reale Welt sicher. Zusammen mit der leistungsstarken ATOS Software führt das ATOS System den flexiblen und effektiven digitalen Zusammenbau mehrerer Bauteile durch. Dadurch können Verbau/Einbau sowie Verformung und Spaltmaße geprüft werden. Das ARAMIS System ermöglicht mit den Prüfständen, wie z. B. Klimakammern und Crashtestanlagen, die Untersuchung der Produktlebensdauer.

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