Gussteile 3D-genaue Gussteile

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Andreas Knoch* / Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Eine prozessbegleitende 3D-Koordinatenmesstechnik beschleunigt die Fertigung von Gussteil-Prototypen

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Dimensionelle Messung eines Zylinderkopfes mit optischem 3D-Messsystem Bilder: ACTech
Dimensionelle Messung eines Zylinderkopfes mit optischem 3D-Messsystem Bilder: ACTech
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Anforderungen an die dimensionelle Genauigkeit von Gussteilen und an ihre Werkstoffkennwerte steigen seit Jahren kontinuierlich – in der Luft- und Raumfahrtindustrie ebenso wie in den Bereichen Automotive oder Anlagentechnik. Trotzdem wird Mess- und Prüftechnik zum Teil noch immer als mögliche Bremse für die Fertigung oder als zusätzlicher Kostenfaktor betrachtet. Bei ACTech, einem Entwickler und Produzenten von Gussteilprototypen mit Sitz in Freiberg/ Sachsen, gilt das Gegenteil: Messtechnik ist hier 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 werden so neue und höhere Qualitätsstandards gesetzt.

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 die ACTech im Jahr 2004 eine eigene Abteilung für 3D-Koordinatenmesstechnik ein. Das Unternehmen investierte dazu 400.000 Euro unter anderem 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.

Hocheffiziente Verbindung zwischen 3D-Mess-System und Gussteil-Fertigung

Um Gussrohteile für die interne Kontrolle oder für Kundenprüfberichte dimensionell zu messen, nutzt die 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 circa 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 Objektoberfläche. 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 ca. 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.

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