Präzises Gussteil-Prototyping

Messtechnik ist bei ACTech eine wichtige Ressource, um Zeit und Kosten zu sparen und gleichzeitig die Qualität der immer komplexeren Gussteile noch deutlich zu steigern. Die Prüfung während des Prozesses ermöglicht es, rechtzeitig Anpassungen vorzunehmen und so die extrem kurzen Lieferzeiten einzuhalten, die typisch für die Prototypenfertigung sind. Gegenüber anderen Herstellern konnte ACTec so neue und höhere Qualitätsstandards setzen.

Die Kernkompetenz liegt in der sehr schnellen Fertigung hochkomplexer und serienvergleichbarer Guss-teilprototypen in geringer Stückzahl. Jeden Monat werden in Freiberg durch die Kombination hochspezialisierter Rapid Prototyping-Technologien mehr als 1.000 neue Gussteilprototypen produziert, sei es als seriennah gefertigtes Einzelstück oder als Kleinserie. ACTech stellt sich dabei auch den hohen Anforderungen seiner Kunden nach einer komplexen dimensionellen Prüfung der Gussteile und ist nach ISO/TS 16949 zertifiziert. Um die Qualität der Gussteilprototypen zu gewährleisten, wurde bereits 2001 ein 3D-Messarm AMPG 3600 der Firma ZettMess als Koordinatenmess-System eingeführt. Mittels CAD-Daten ermöglicht er das exakte Ausrichten von Formteilen zueinander. Die Genauigkeit, die sich so bei funktionsrelevanten Gussteilbereichen erzielen lässt, übersteigt die gültigen Toleranzen für Sandguss deutlich. Um die Prozesse noch weiter zu verbessern, richtete ACTech im Jahr 2004 eine eigene Abteilung für 3D-Koordinatenmesstechnik ein. Das Unternehmen investierte in zwei CNC-gesteuerte 3D-Koordinaten-Messmaschinen der Firma Hexagon mit der Software PC-DMIS und in ein optisches Mess-System der Firma GOM. Damit wurden alle Voraussetzungen geschaffen, um Kerne, Formen, Vorrichtungen und die Gussteile selbst dimensionell zu messen – ob als Rohteil oder bereits fertig bearbeitet und einbaufähig. Inzwischen gehören der Abteilung 3D-Koordinatenmesstechnik zehn Mitarbeiter an – Tendenz steigend. Um Gussrohteile für die interne Kontrolle oder für Kundenprüfberichte dimensionell zu messen, nutzt ACTech das optische Mess-System der Firma GOM – ebenso wird es für die Kontrolle von Formelementen oder von Vorrichtungen zur Wärmebehandlung eingesetzt. Dabei werden täglich zirka 25 Prüflinge gemessen. Das Mess-System von GOM basiert auf dem Triangulationsprinzip. Zwei Kameras nehmen dabei ein auf das Messobjekt projiziertes Streifenmuster auf. Über Bilderkennung und -auswertung berechnet das System für jedes Kamerapixel hochpräzise 3D-Koordinaten und erstellt ein Polygonnetz der Objekt-oberfläche. Das Polygonnetz wird in der zugehörigen Software direkt gegen die Nominal-CAD-Daten ausgewertet. Die eingesetzte Systemkonfiguration bietet eine Genauigkeit von bis zu 0,05 mm. Für besonders große Teile steht zusätzlich das Photogrammetrie-System Tritop zur Verfügung. Tritop ermöglicht eine sehr genaue Messung von allen gefertigten Teilen bis zirka 2.500 mm Größe. Eine Besonderheit ist die hocheffiziente Verbindung zwischen Fertigungsprozess und Messtechnik, die in Freiberg gelungen ist: Die interne CNC-Bearbeitung des Unternehmens nutzt die Messdatensätze und ermittelt so die optimale Aufspannsituation für das Teil auf der CNC-Maschine. Der Zeitvorteil und vor allem die Sicherheit bei der Festlegung der Bearbeitungsausrichtung sorgen für eine deutlich verbesserte Effizienz und Prozesssicherheit. Auch als Datenlieferant für das Reverse-Engineering wird das optische 3D-Mess-System bei ACTech erfolgreich eingesetzt. Alte und nicht mehr funktionsfähige Komponenten, beispielsweise von Oldtimer-Motoren, werden gescannt und anschließend wird das Polygonnetz als Datensatz in beliebige CAD- Systeme exportiert. Dort bilden die Polygonnetze dann die Konstruktionsgrundlage für Repliken, die anschließend mit den ACTech- Technologien gegossen werden können. Die Eigenschaften der neuen Gussteile entsprechen dabei zu einhundert Prozent dem Original. Neben dem 3D-Mess-System von GOM werden zwei CNC-gesteuerte 3D-Koordinaten-Messmaschinen der Firma Hexagon genutzt. Diese Messmaschinen, die mit einer Genauigkeit von 1,9 µm +l/300 mm arbeiten, werden hauptsächlich bei der Fertigteilmessung in der Endkontrolle in Form von Erstmusterprüfberichten und Kundenprüfberichten eingesetzt. Durch den Einsatz eines Drehschwenkkopfs der Firma Renishaw mit dem taktilen Tastsystem TP-200 ist es in Verbindung mit Tasterverlängerungen und einer Tasterwechselbank möglich, das gesamte Spektrum der hergestellten Gussteile zu messen. Die äußerst leistungsfähige Mess- und Auswertesoftware PC-DMIS erlaubt eine effektive Programmierung gegen CAD-Nominaldaten. Das Messen gegen CAD-Daten erhöht vor allem deshalb die Genauigkeit, weil auch an beliebig gekrümmten Flächen die erste Antastung immer in Vektorrichtung erfolgt und somit eine sichere Tasterradiuskorrektur im System erfolgt. Zur Effektivitätssteigerung wurden Offline-Arbeitsplätze eingerichtet. Die Software erlaubt eine gute Offline-Programmierung, so dass Messprogramme vorbereitet werden können und die Maschinenkapazität genutzt wird, um die engen Liefertermine halten zu können. Durch eine parallele Vorbereitung oder Auswertung weiterer Projekte entstehen deutliche Zeitvorteile im Prozess. Derzeit werden jährlich zirka 400 Messprojekte auf den 3D-KMM mit Stückzahlen von 1 bis 50 realisiert. Besonders das optische Mess-System liefert bei der ACTech einen wichtigen Beitrag, die dimensionelle Qualität zu verbessern und kurze Liefertermine einzuhalten. Da die Prüfungen direkt im Prozess stattfinden, erkennen die verantwortlichen Mitarbeiter rechzeitig, wo Anpassungen oder Korrekturen notwendig sind. So können wichtige Kapazitäten und Fertigungszeit eingespart werden. Die Abrundung der Prozesskette bis zur maßlichen Endprüfung und deren Dokumentation in Form von Erstmusterprüfberichten beziehungsweise Prüfberichten nach Kundenforderungen ist selbstverständlich. Auch durch die Nutzung modernster Mess- und Auswertesoftware auf der Basis von CAD-Daten und durch den parallelen Einsatz von Online- und Offline-Stationen wurden die Effektivität, die Reaktionsfähigkeit und die zeitnahe Bearbeitung in der Fertigung verbessert. Angesichts ihrer Bedeutung für den gesamten Fertigungsprozess und der hohen Akzeptanz im Unternehmen ist es für ACTech nur konsequent, die Abteilung 3D-Koordinatenmesstechnik weiter auszubauen. So wurde die vorhandene Messtechnik bereits durch ein Kontur- und Rauheitsmessgerät von Taylor Hobson und um ein Höhenmessgerät der Firma Mahr mit entsprechender Hartgesteinmessplatte erweitert. Die Anschaffung weiterer hochmoderner Koordinatenmesstechnik ist schon geplant. In diesem Zuge soll auch das Team der Abteilung 3D-Koordinatenmesstechnik weiter vergrößert werden.

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