Schnellere Entwicklung durch 3D-Korrekturverfahren

Die Funktion Formcorrect der Mess-Software Winwerth ermöglicht es, Spritzgießwerkzeuge so zu verändern, dass das fertige Bauteil innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.

Werkzeuge beziehungsweise Vorgabe-Daten für den 3D-Druck werden auf Basis der Werkstückgeometrie erstellt. Obwohl man dazu aufwendige Simulationen des Fertigungsprozesses heranzieht, treten prozessbedingt systematische Geometrieabweichungen auf. Ursachen sind unter anderem Abweichungen bei den Fertigungsparametern, unzureichende Qualität der Simulation von Schwindungsprozessen, inhomogene Ausfüllung des Werkzeugs sowie inhomogene Abkühlprozesse. Werth Messtechnik hat deshalb die neue Funktion Formcorrect in die Mess-Software Winwerth integriert. Mit Formcorrect kann das Werkzeug oder das CAD-Modell für den 3D-Druckprozess so verändert werden, dass das fertige Werkstück innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.

Bisher führt man Korrekturen an Werkzeugen weitgehend manuell durch. Hierzu werden die Abweichung zwischen Soll und Ist durch Messen eines Testwerkstücks bestimmt. Die Korrektur erfolgt dann entweder durch manuelle Eingaben am CAD/CAM-System oder durch relativ aufwendige Korrektur beziehungsweise partielle manuelle Neuerstellung der CAD-Modelle mit einer Software zur Flächenrückführung.

Mit Formcorrect wird die exakte Werkstückgeometrie durch weitgehend automatische Korrektur des CAD-Modells erreicht. Direkt in der Messsoftware Winwerth werden die Abweichungen zwischen dem ursprünglichen CAD-Modell und den Messdaten eines Testwerkstücks ermittelt und am CAD-Modell gespiegelt. Hieraus generiert Winwerth ein korrigiertes CAD-Modell, mit dem die systematischen Fertigungsabweichungen kompensiert werden. Auf dieser Grundlage ist eine Vorschau der verbleibenden Abweichungen eines korrigierten Werkstücks möglich. Eine aufwendige Flächenrückführung, die spezielle Qualifikationen erfordert, entfällt.

Die Geometrieänderungen können sowohl am Werkstück-CAD-Modell als auch direkt am Werkzeug-CAD-Modell realisiert werden. Ausgehend vom korrigierten Werkstück-CAD-Modell wird eine neue Simulation des Fertigungsprozesses durchgeführt und ein Datensatz für die Nachbearbeitung des Werkzeugs generiert. Die Simulationsparameter sind hierbei dieselben wie beim Herstellen des ersten Musterwerkstücks. Mit Formcorrect ist aufgrund der hohen Präzision häufig nur eine Korrekturschleife erforderlich, sodass die Kosten des Entwicklungsprozesses deutlich reduziert werden können.

Durch die Integration in die Mess-Software Winwerth lassen sich die Änderungen des CAD-Modells auf der Basis messtechnisch üblicher Ausrichtverfahren realisieren. Die Koordinatensysteme können beispielsweise über Bezugselemente, mithilfe der Mehr-Punkt-Ausrichtung (MPA) oder einer Gaußeinpassung gesetzt werden. Damit ist Formcorrect flexibel mit anwendungsspezifischen Ausrichtungen einsetzbar, die den funktionalen und fertigungsbedingten Anforderungen entsprechen. Die Möglichkeit einer nahezu vollständigen Automatisierung des Korrekturprozesses reduziert den Bedienereinfluss und erhöht den Bedienungskomfort. Das Ergebnis ist ein korrigiertes CAD-Modell, das mit praktisch allen bestehenden CAD/CAM-Systemen der Anwender kompatibel ist. Die Einführung einer neuen CAD/CAM-Software kann entfallen.

Im Gegensatz zur üblichen Flächenrückführung wird die Anwendung wesentlich vereinfacht. Anhand einer farbcodierten Abweichungsdarstellung zwischen Soll und Ist wählt der Anwender die zu korrigierenden Bereiche durch Anklicken am CAD-Modell aus. Auf Wunsch berechnet Formcorrect mathematisch unbegrenzte oder durch Randkurven begrenzte Einzelflächen. Auch können die Übergänge zwischen verschiedenen Flächen automatisch erzeugt und die korrigierten Flächen so in den Flächenverbund des CAD-Modells eingepasst werden.

sk