Qualitätssicherung in der Metallumformung

Metallumformung

Qualitätssicherung in der Metallumformung

Optische 3D-Messsysteme von ZEISS werden in Stanz-, Biege-, Zieh-, Press- und Umformprozessketten für die durchgängige Qualitätssicherung eingesetzt: Sie kommen bei der Ermittlung von Materialkennwerten zum Einsatz. Sie helfen dabei, die Konstruktion und Simulation von Bauteilen und Werkzeugen zu optimieren. Sie beschleunigen die Werkzeugerprobung und die Erstmusterprüfung. Zudem stellen optische 3D-Messsysteme eine effiziente, serienbegleitende Produktionskontrolle und Zusammenbauanalyse sicher.

Materialkennwerte

Materialkennwerte

Kenntnisse über die Materialkennwerte eines Blechwerkstoffes liefern eine sichere Basis für die bauteilgerechte Konstruktion, für die Entwicklung eines funktionierenden Werkzeuges mit guten Wirkflächen sowie für eine realitätsnahe Simulation.

Realistische Materialkennwerte sind die Voraussetzung für eine verlässliche Simulation und Optimierung von Produktvarianten, Werkzeuglayout und Umformprozessen.

Das ARAMIS System hilft dabei, diese Materialkennwerte zu ermitteln.

Konstruktion

Konstruktion

Die 3D-Digitalisierung hilft bei der schnellen Erzeugung und effektiven Nutzung von CAD-Daten.

3D-Ist-Koordinaten ermöglichen das Reverse Engineering von Modellen, Bauteilen und Werkzeugen. Dazu wird die 3D-Geometrie dieser Objekte vollflächig erfasst und über eine Flächenrückführung in CAD-Daten überführt.

Zudem lässt sich die Inspektion von Bauteilen effizient durchführen. Während der Konstruktion werden die CAD-Daten direkt mit Inspektionsmerkmalen versehen. Eine sofortige Inspektion ist möglich, sobald ein Bauteil produziert wird.

Optische Messsysteme liefern vollautomatisch flächenhafte Abweichungen zwischen den vollständigen 3D-Ist-Koordinaten und den CAD-Daten.

Reverse Engineering von Modellen, Bauteilen und Werkzeugen

Die vollflächige Geometrieerfassung mit ATOS ermöglicht die Rückführung und Adaption von Modell-, Bauteil- und Werkzeuggeometrien in bestehenden CAD-Softwarepaketen.

Inspektionsplanung am CAD-Modell

Die Inspektion von Bauteilen kann bereits während der Konstruktion geplant werden. CAD-Daten lassen sich mit Inspektionsmerkmalen versehen. Diese Daten nutzt die ATOS Software für eine Inspektion auf Knopfdruck.

Simulation

Simulation

Produkte und Herstellungsprozesse werden mit numerischen Simulationsmethoden entworfen und optimiert. Die Ergebnisse dieser Simulationen sollen möglichst aussagekräftig sein.

Ein wichtiger Faktor für die Simulation von Metallumformungen ist der Materialkennwert des Metalls. Er beeinflusst das Bauteilverformungsverhalten und damit die Genauigkeit der Simulationsrechnung.

Mit dem ARGUS System lassen sich auf Basis von experimentellen Messungen Umformsimulationen überprüfen und optimieren.

Werkzeugbau, -erprobung und -instandhaltung

Werkzeugbau, -erprobung und -instandhaltung

Die industrielle 3D-Messtechnik hilft bei vielen wichtigen Herausforderungen rund um die Herstellung und den Einsatz von Werkzeugen in der Metallumformung.

Bestimmte Aufgaben im Werkzeugbau lassen sich mit optischen Messsystemen deutlich beschleunigen. Bei der Erprobung von Werkzeugen kann rasch beurteilt werden, wie korrekt das Werkzeug arbeitet. In der Instandhaltung ist 3D-Messtechnik nützlich, um die Lebensdauer eines Werkzeugs zu erhöhen. Muss ein Werkzeug repariert werden, hilft sie dabei, dass es in kürzester Zeit wieder produktiv ist.

ATOS und ARAMIS Systeme digitalisieren das Werkzeug und die Erprobungsbauteile und schaffen präzise Werte für Werkzeugkorrekturen.

Schnelles und sicheres Fräsen des Werkzeugs

Wird ein Umformwerkzeug aus einem Gussrohling hergestellt, kann dieses Werkzeug schneller gefräst werden, wenn der Rohling mit dem ATOS System digitalisiert wird. Auf Basis dieser Daten lässt sich die Laufzeit der CNC-Maschine um bis zu 50 % reduzieren.

Schnelle Werkzeugerprobung

In der Werkzeugerprobung muss überprüft werden, ob die Erprobungsbauteile den Konstruktionsanforderungen entsprechen. Mit dem ATOS System lassen sich die Bauteile vollflächig einscannen und umfassend analysieren.

Werkzeugkorrektur auf Basis optischer Messdaten

Ziel der Werkzeugerprobung ist es, iterativ möglichst schnell ein Werkzeug herzustellen, das korrekte Bauteile fertigt. Digitalisiert man mit dem ATOS System das Werkzeug und die Erprobungsbauteile, so erhält man präzise Werte für Werkzeugkorrekturen.

Archivieren freigegebener Werkzeuge

Werden in der Erprobungsphase eines Werkzeugs manuelle Änderungen am Werkzeug vorgenommen, weicht das Werkzeug von seinen Konstruktionsdaten ab. Mithilfe des ATOS Systems lassen sich die CAD-Daten über eine Flächenrückführung auf den aktuellen Stand bringen.

Kopierfräsen auf der Basis von 3D-Messdaten

Beim Austausch gebrochener Werkzeuge oder dem Bedarf an gespiegelten Werkzeugvarianten lassen sich neue Werkzeuge direkt auf der Basis von STL-Daten ohne vorherige Flächenrückführung fräsen. Dazu digitalisiert man das betreffende Werkzeug schnell und unkompliziert mit dem ATOS System.

Proaktive Verschleißmessung

Werkzeuge, die verschleißen, produzieren Bauteile mit fehlerhafter Geometrie. Mit dem ATOS System kann man die Werkzeuge regelmäßig überprüfen, um kritische Werkzeugabnutzungen frühzeitig zu erkennen und rechtzeitig Wartungen durchzuführen.

Gezielte und schnelle Werkzeugreparatur

Bei der Reparatur von Werkzeugen muss häufig Material aufgeschweißt und iterativ so lange nachbearbeitet werden, bis das Werkzeug wieder die korrekte Form hat. Das ATOS System hilft dabei, Verschleißstellen im Werkzeug schnell zu lokalisieren und gezielt zu reparieren.

Beschleunigter Produktionsstart nach Werkzeugtausch

Eine einzelne Stanzpresse wird häufig genutzt, um unterschiedliche Bauteile zu produzieren. Dazu muss das Werkzeug auf der Presse gewechselt werden. Mit dem ATOS System lässt sich nach einem Wechsel schnell sicherstellen, dass die produzierten Bauteile die korrekte Geometrie haben.

Optimierung der Maschinenparameter

Sind die Parameter, die eine Werkzeugpresse ansteuern, nicht optimal eingestellt, kann das eine schlechte Qualität der produzierten Bauteile zur Folge haben. Das ARAMIS System hilft dabei, ungünstige Bewegungen der Presse während des Umformvorgangs zu identifizieren.

Schnelle Identifikation umformbedingter Materialfehler

In der Werkzeugerprobung muss ausgeschlossen werden, dass es durch die Umformung zu kritischen Materialschwächen im Bauteil kommt. Mit dem ARGUS System lassen sich nicht sichtbare Materialschwachstellen schnell ausfindig machen, um das Werkzeug entsprechend zu überarbeiten.

Erstmusterprüfung

Erstmusterprüfung

In der Erstmusterprüfung wird geprüft, ob das produzierte Bauteil unter den Bedingungen der Serienproduktion den definierten Anforderungen gerecht wird.

Dabei muss eine vollständige Messplaninspektion durchgeführt werden, es müssen Form- und Lagetoleranzen gemessen werden und flächenhafte Abweichungen des produzierten Bauteils zu seinem CAD-Modell verglichen werden.

Mit dem ATOS System kann die Erstmusterprüfung vollflächig in 3D vorgenommen werden.

Serienprüfung

Serienprüfung

Die industrielle 3D-Messtechnik ermöglicht es, die Serienprüfung zu automatisieren und den Produktionsprozess zu überwachen.

In der Qualitätssicherung prüfen optische Messsysteme serienbegleitend die Bauteile aus der Serienproduktion. Solche Messsysteme ermöglichen hohen Durchsatz und hohe Reproduzierbarkeit bei den Messungen.

Über Trend-Analysen helfen sie, die Prozesssicherheit der Produktion zu gewährleisten. Dabei wird überwacht, ob und in welche Richtung sich der Produktionsprozess verändert.

ATOS Systeme in Verbindung mit einer ATOS ScanBox ermöglichen in der Serienproduktion einen hohen Durchsatz der geprüften Bauteile.

Serienbegleitende Qualitätssicherung

Ziel der Qualitätssicherung in der Serienproduktion ist, den Produktionsprozess zu überwachen und den Ausschuss zu reduzieren. Mit einer ATOS ScanBox lassen sich Inspektionsprozesse automatisieren und standardisieren.

Kontrolle des Produktionsprozesses

In der Serienfertigung muss durch kontinuierliche Überwachung die Prozesssicherheit der Produktion gewährleistet werden. Mit dem ATOS System lässt sich überprüfen, ob und wie die Produktion im Laufe der Zeit abweicht.

Zusammenbauanalyse

Zusammenbauanalyse

Im Zusammenbau werden die einzelnen Bauteile zu Bauteilgruppen zusammengesetzt und analysiert. Dabei wird überprüft, wie gut die Bauteile aus der Produktion zueinanderpassen, wie gut sie sich fügen lassen und wie sich ein einzelnes Ist-Bauteil aus der Produktion zum Soll-Modell (CAD) verhält.

Für die Analysen im Zusammenbau kommen meist sehr aufwendige physische Haltevorrichtungen zum Einsatz.

Mithilfe eines ATOS Systems können diese Haltevorrichtungen komplett abgelöst und der Zusammenbau virtuell überprüft werden.

Zusammenbau durch Virtualisierung

Beim Zusammenbau wird mithilfe physischer Spannvorrichtungen überprüft, wie gut die verschiedenen Bauteile für eine Montage zusammenpassen bzw. wie gut ein einzelnes Bauteil zum CAD-Modell passt. Mit dem ATOS System lässt sich die Zusammenbauanalyse komplett virtualisieren.

Virtuelle Prüfung des Unterzusammenbaus

In der Zusammenbauanalyse wird mithilfe des Fügemeisterbocks untersucht, ob sich die einzelnen Bauteile zu Unterbaugruppen fügen lassen. Der Fügemeisterbock lässt sich durch die Nutzung des ATOS Systems ablösen. Die Analysen erfolgen auf virtueller Basis.

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