Umfassende Produktionskontrolle

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Der Werkzeug- und Formenbauer Pfaff vermisst Spritzgießformen im Bearbeitungszentrum mit Messtechnik von Blum-Novotest.

Zur Optimierung der Aerodynamik, der Minimierung der Windgeräusche und nicht zuletzt der perfekten Dichtheit der Karosserie, kommen heute bei Autos hochkomplexe, exakt an den Einsatzzweck angepasste Dichtungssysteme zum Einsatz. Stefan Pfaff Werkzeug- und Formenbau aus Röthenbach steuert die Spritzgussformen dafür bei. Zur kompletten Vermessung der gefrästen Formen noch in der Maschine nutzen die Allgäuer die Software Formcontrol von Blum-Novotest.

Karosseriedichtungen bestehen heute aus hochkomplexen Verbindungsteilen, die beispielsweise in der vorderen unteren Ecke der Seitenscheibe nicht nur die Scheibe abdichten, sondern auch den Übergang des Außenspiegels zur Tür hin abdecken. In die Formen von Pfaff werden abgelängte Stücke des Strangprofils eingesetzt und dann im Spritzgussverfahren Gummimaterial oder TPE in die Formkavität mit der Eckgeometrie angespritzt. Nach dem Öffnen der Form verbindet ein Gummi- oder TPE-Teil nahtlos die verschiedenen Profile.

Pfaff setzt bei der Produktion von Spritzgusswerkzeugen für Dichtungssysteme auf Messtechnik von Blum-Novotest. Foto: Blum-Novotest

„Bei den Formen ist Präzision extrem wichtig. Die Strangprofile müssen in den Einlegebereichen der Form sehr exakt positioniert sein, zudem muss die Form sehr genau schließen, damit kein Spritzmaterial zwischen den Formhälften herausquillt und einen Grat bildet“, sagt Stephan Baldauf, Abteilungsleiter Fräsen bei Pfaff. „Zudem haben die Kunden sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der Teile und an deren Oberflächengüte.“ Die Toleranz, mit der die Formen bei Pfaff gefertigt werden, liegt bei 0,01 mm.

Zuverlässiger mannloser Betrieb

Die erforderliche Genauigkeit und die hohe Oberflächengüte, die die Formen aufweisen müssen, erfordern auch bei den kleinen Formen sehr lange Maschinenlaufzeiten ‒ Bearbeitungszeiten von bis zu 100 Stunden an einer einzigen Formplatte sind keine Seltenheit. „Deshalb ist die Möglichkeit, zuverlässig mannlos zu bearbeiten, etwa beispielsweise am Wochenende, sehr wichtig für eine wirtschaftliche Fertigung. Auch unter der Woche wird nachts mannlos gefertigt, die Bediener sind in zwei Tagschichten eingeteilt“, erläutert Baldauf. Die 13 Bearbeitungszentren von DMG und Hermle sind deswegen mit der Software Formcontrol von Blum-Novotest ausgerüstet, die eine automatische 100-Prozent-Qualitätskontrolle ermöglicht. Zudem sind Lasermesssysteme – hauptsächlich zur Werkzeugbruchkontrolle – sowie Messtaster für die Werkstückmessung in jedem Bearbeitungszentrum installiert.

Nach dem Herunterladen der Messergebnisse zeigt Formcontrol Abweichungen der Idealform durch Erfassung verschiedener Einzelpunkte per Soll-Ist-Methode am Bildschirm an. Foto: Blum-Novotest

So wird in Röthenbach zu Beginn jeder Bearbeitung das Rohteil mit Hilfe des Messtasters und der Standardmesszyklen, die bei jedem Messtaster mitgeliefert werden, vermessen und der Werkstücknullpunkt bestimmt. Für aufwändige Messungen nach der Bearbeitung sind diese Messzyklen dagegen nicht mehr ausreichend, da zumeist komplexe Freiformflächen gemessen werden müssen. Es würde einen hohen, in der Praxis nicht durchführbaren Aufwand bei der Programmierung der Messungen bedeuten, wenn dies von Hand erledigt werden müsste.

Definition der Messpunkte am CAD-Modell

„Formcontrol bietet hier eine einfache Lösung an: Die Messsoftware ermöglicht die Definition der Messpunkte am PC, indem der Bediener am CAD-Modell die zu messenden Punkte festlegt“, berichtet Erhard Strobel, Vertriebstechniker von Blum-Novotest. „Hierbei spielt es keine Rolle, ob es sich um Standardgeometrien oder komplexe Freiformflächen handelt, die 3- oder 5-achsig gemessen werden müssen. Per Mausklick lassen sich in der Software einzelne Punkte oder ganze Messgruppen festlegen.“ Standardelemente wie Bohrungen, Nuten, Kegel oder Radien werden erkannt und deren Messpunkte können flexibel definiert werden. Das heißt, die Messpunkte auf einer Ebene sowie die Anzahl und Lage der Ebenen auf einem Geometrieelement können selbst festgelegt werden. Mit der integrierten Auswertefunktion von Formcontrol können Abstände und Winkel von Geometrieelementen zueinander bestimmt werden. Für Pfaff ist insbesondere die einfache Bedienung von Formcontrol sehr wichtig, denn bei Losgröße 1 müssen sehr viele Programme und Protokolle erstellt werden – und das auch noch schnell.

Andreas Weixler (links) und Stephan Baldauf (Mitte) von Pfaff erläutern Erhard Strobel, Vertriebstechniker von Blum-Novotest, welche hohen Anforderungen an eine Dichtung gestellt werden. Foto: Blum-Novotest

Bei Freiformflächen soll die tatsächliche Kontur möglichst exakt mit dem CAD-Modell übereinstimmen. Nach der automatischen Rückführung der Messergebnisse zeigt Formcontrol Abweichungen von der Idealform durch Erfassung verschiedener Einzelpunkte per Soll-Ist-Methode an. Am Bildschirm werden auf Wunsch die Abweichungen auch über Fehlernadeln oder Farbpunkte dargestellt, natürlich lassen sich die Daten auch in Form eines Messprotokolls in einer Tabelle ausgeben. Das Messen in der Originalaufspannung hat einen großen Vorteil: Zeigen sich beim Messen mit Formcontrol zu große Abweichungen, kann das Teil sofort nochmals bearbeitet werden, bis es in der gewünschten Toleranz liegt. Dabei können die Messwerte des Programms als Korrekturwerte genutzt werden. Besonders anspruchsvoll zu messen sind übrigens Freiformflächen, wie sie an Pfaff-Formen sehr oft vorkommen. Diese lassen sich mit herkömmlichen Messmaschinen nur mit hohem Aufwand erfassen.

Richtungsunabhängiges Antastverhalten

Nicht selten zeigt sich in der Phase der Prozessentwicklung, dass die Form geändert werden muss. Dann kann der Maschinenbediener mit Hilfe der Software die aktuelle Geometrie erfassen und den Nullpunkt des Fräsprogramms entsprechend einstellen. „So kann ein Bereich der Form exakt nachbearbeitet werden, ohne dass ein Absatz zur bestehenden Geometrie entsteht. Zudem lässt sich – wenn notwendig – Material aufschweißen, die neue Geometrie vermessen und als Rohteil für die NC-Programmierung nutzen“, erklärt Baldauf. „Gerade bei der Messung von Freiformflächen hilft uns eine besondere Eigenschaft der Blum-Messtaster sehr: Im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen Messtastern, deren Messwerk auf dem 3-Bein-Prinzip beruht, bietet das rotationssymmetrische Messwerk von Blum ein richtungsunabhängiges Antastverhalten.“ So ist eine Spindelorientierung nicht erforderlich, um die notwendige Genauigkeit zu erreichen.

Stimmen die Messwerte mit den geforderten Toleranzen überein, wird ein Messprotokoll für den Kunden erstellt und das Teil endgültig abgespannt. Viele Kunden der Allgäuer fordern das Messprotokoll, aber auch für Pfaff ist es wichtig, die Messergebnisse zu dokumentieren. Jedes Protokoll wird als PDF auf ihrem Server abgelegt, sodass auch bei späteren Anfragen Auskunft über das Bauteil gegeben werden kann.

sk

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