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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 POMVergebliche Versuche

Normale Nachdruckeinstellungen für POM

Wesentlich höherer Nachdruck + Anschnittvergrößerung

Forderung: Lunkerfreie Bauteile

Ziel erreicht?? Maßhaltigkeit??

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

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!

„Werkzeugkorrektur“ mit CT

CAD => CT Scan => Soll-Ist-Vergleich => Inverse Geometrie ins Werkzeug => i.O Bauteile

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


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 [email protected] 3704 33www.fg-hachtel.com

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