Während in der Vergangenheit Theodoliten und Schablonenvergleiche zur Bestimmung der Genauigkeit bei großen Fertigungsprojekten verwendet wurden, ist die Möglichkeit, mit einem Laser Tracker zu scannen und zu messen, in vielen Branchen (z. B. Schiffbau und Luft- und Raumfahrt) zum Standard geworden. Diese Methoden der Datenerfassung sind viel schneller und genauer als herkömmliche Methoden. Sie erfassen Punkte, die bis auf wenige Mikrometer genau sind, und übertragen diese Werte sofort an die Messsoftware, wo sie analysiert und zum Vergleich mit bestehenden CAD-Modellen oder zur Erstellung neuer Modelle verwendet werden können.
Der Einsatz von Laser Trackern ist keineswegs anders, sondern könnte für den Formenbau sogar noch wichtiger sein. Der Formgebungsprozess ist mit einem höheren Maß an Unsicherheit behaftet – von kleinen Kunststoffspritzgussformen bis hin zu großen Rotorblättern für Windkraftanlagen. Etwaige Fehler in der Form werden beim Gießen und bei der Herstellung von Materialien, die während der Konstruktion nass werden, verdoppelt. Daher muss die potenzielle Schwindung beim Trocknen des Teils bei der Konstruktion der Form berücksichtigt werden.
Von der Überprüfung und Nivellierung der Formen über die Teileprüfung und -ausrichtung bis hin zur Verwaltung von „intelligenten“ Inspektionssystemen sind Laser Tracker (und die von ihnen gebotenen Abtast- und Scanfunktionen) heute in fast jede Phase des Produktionsprozesses im Formenbau integriert. Im Folgenden werden einige der wichtigsten Einsatzmöglichkeiten eines multifunktionalen Scanning- und Antastgeräts in diesem Bereich beschrieben.
Erzeugung von Modellen
Bei der Herstellung neuer Formen kann das 3D-Laserscannen bei der Erstellung einer neuen CAD-Datei oder der Aktualisierung eines alten Entwurfs für die Produktion einer neuen Linie von entscheidender Bedeutung sein. Die dichte Sammlung von Datenpunkten des Scanners kann in ein CAD-Modell der Form umgewandelt werden, wobei taktile Messungen die einzelnen Merkmale mit engsten Toleranzen bestätigen. Dieses neue Modell kann gespeichert werden, um künftige Formen zu vergleichen, die gerade vom Band laufen, oder um Aktualisierungen für künftige Designänderungen zu erhalten.
Formkontrolle
Der beste Weg, die Genauigkeit des fertigen Formteils zu gewährleisten, ist die Genauigkeit der Form, aus der es gegossen wird. In der Vergangenheit wurden mit berührenden Messwerkzeugen wie Nonius-Messwerkzeugen, Mikrometern oder sogar KMGs methodische Punktmessungen an Formen vorgenommen, nachdem diese bearbeitet worden waren. Durch den Einsatz eines Laser Trackers und eines Zubehörs, das 3D-Laserscanning und/oder Messtastermessungen ermöglicht, können diese Prüfungen jedoch in einem Bruchteil der Zeit durchgeführt werden, während gleichzeitig die extrem engen Toleranzen eingehalten werden, die im Formenbau für Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Windkraft oder Automobilbau erforderlich sind. Scanner und Sonden können sogar an den Endeffektor eines Roboters montiert werden, um automatische Inspektionen direkt an der Produktionslinie durchzuführen.
Mold-Nivellierung
Nach dem Vergleich der Formkonstruktion mit dem CAD-Modell können die Höhe der Form und die Position der Zwickel durch Laser Tracker-Messungen vor und während des Gießens wiederholt überprüft werden. Da die Konstruktionen immer größer und komplexer werden, ist der komplette Messbereich des Laser Trackers immer wichtiger geworden. Der Tracker wird auch verwendet, um das gegossene Teil mit der Form selbst zu vergleichen, so dass zwischen den Gießvorgängen Anpassungen an der Form vorgenommen werden können. Dieser Vergleich erleichtert auch die Handhabung des „Spring In“-Effekts, wenn ovale Formen runde Teile produzieren müssen. Bei all diesen Messungen sind Antastfunktionen äußerst nützlich, um verborgene Punkte außerhalb der Sichtlinie des Trackers zu erreichen und die Anzahl der für die Messung erforderlichen Tracker-Einstellungen zu verringern.
Erstartikelkontrolle
Nach der Überprüfung der Formkonstruktion und des Einbaus sind Laser Tracker und ihr Scan- und Antastzubehör unerlässlich für die Überprüfung der gegossenen Teile anhand ihres CAD-Modells. Laser-Linienscanner können in kürzester Zeit eine hohe Punktdichte an Informationen über die Merkmale des Gussteils erzeugen, während der Tasteraufsatz die absolute Position der wichtigsten Merkmale des Teils bestätigen kann. All diese Informationen können sofort mit dem CAD-Modell verglichen werden, um sicherzustellen, dass die Form genaue Teile produziert. Alle Abweichungen, die außerhalb der Toleranz liegen, können nachgearbeitet werden, wobei die notwendigen Anpassungen für die Formkonstruktion und das Niveau ermittelt werden.
Kurz gesagt, 3D-Laserscanning und taktile Abtastung (oft unter Verwendung eines Laser Trackers) können die Bestandsabmessungen einer Form überprüfen, ein CAD-Modell der Form zum Vergleich und für die Massenproduktion erstellen, die Form für den Guss nivellieren und eine vollständige Inspektion der ersten Gussteile durchführen, die aus der Form kommen. Diese Geräte haben in den letzten Jahrzehnten die Art und Weise revolutioniert, wie viele Industriezweige ihre Qualitätssicherungsprozesse handhaben. Sie ermöglichen eine präzisere Produktion von immer größeren und komplizierteren Teilen in einem Bruchteil der Zeit, wodurch Arbeitsstunden und Produktionszeiten eingespart werden.
