Digitalisierung eines Prüflings

Vollflächige Digitalisierung eines Prüflings mit dem Präzisionsscanner Atos Capsule. - Bild: GOM GmbH

Präzision von Anfang an – so lautet das Erfolgsrezept des Prototyping-Spezialisten Seifferth. Von der Überprüfung der gefrästen Werkzeugeinsätze und Stammformen über die Kontrolle der ausgebrachten Kunststoffteile bis hin zur Überwachung der Werkzeugabnutzung: Im Fertigungsprozess kommt durchgängig die optische Präzisionsmessmaschine Atos Capsule von GOM zum Einsatz. Das Ergebnis: weniger Korrekturschleifen, eine bessere Terminsicherheit – und zufriedene Kunden.
Mit seinen 20 Mitarbeitern fertigt die Seifferth GmbH Spritzgussformen und seriennahe Prototypen aus 500 verschiedenen Kunststoffen. Die Genauigkeitsvorgaben für diese Spritzlinge sind streng: Schon wenige Hundertstelmillimeter Abweichung vom geometrischen Soll disqualifizieren das produzierte Teil.

Ulrich Seifferth
Ulrich Seifferth, Geschäftsführer der Seifferth GmbH. - Bild: Seifferth

„Früher haben wir den fertigen Prototypen bei einem Dienstleister taktil vermessen lassen“, berichtet Geschäftsführer Ulrich Seifferth. „Einerseits waren wir auf die zeitliche Verfügbarkeit des Dienstleisters angewiesen, andererseits empfanden wir die Informationsdichte beim taktilen Messen als ungenügend. Man weiß, dass bestimmte Punkte stimmen. Doch was ist mit dem Rest?“
So reifte der Gedanke, in einen eigenen Präzisionsscanner zu investieren – den Atos Capsule von GOM. Anfangs kam nur der ausgebrachte Prototyp unter den Scanner. „Doch dann erkannten wir das bis dato ungenutzte Potenzial des Atos Capsule: Das System lässt sich flexibel und ortsunabhängig einsetzen. Warum also nicht auch die Werkzeuge einscannen, um schon bei deren Herstellung mögliche Fehlerquellen auszumerzen?“, so Seifferth. Heute wird der Atos Capsule in allen Stufen des Fertigungsprozesses genutzt. „Wir scannen materialunabhängig alles, was wir bauen: einzelne Frästeile aus dem Formenbau, die Werkzeugeinsätze, teilweise direkt an der Tuschierpresse, sowie die eigentlichen Prototypen aus Kunststoff.“

Optimal geeignet für Teile mit komplexen Konturen

Für Teile mit komplexen Konturen, engen Toleranzen oder anspruchsvollen Oberflächen ist der Atos Capsule optimal geeignet. Die verbauten Hochleistungssensoren erfassen berührungslos innerhalb von 1 bis 2 s bis zu 12 Mio. unabhängige Messpunkte, so dass der Scanner selbst minimale Abweichungen vom Soll aufdeckt. „Die Aufnahmequalität des Scanners ist immens“, meint Seifferth, „auch im Marktvergleich. Vor der Anschaffung des Atos Capsule haben wir das System mit der Lösung eines anderen Anbieters gebenchmarkt. Atos Capsule überzeugte uns mit einer bedeutend besseren Qualität des Polygonnetzes.“

Werkzeugeinsatz
Werkzeugeinsatz in Nahaufnahme. - Bild: GOM

Auch bei Werkzeugeinsätzen mit hochglanzpolierten Oberflächen ist auf den 3D-Scanner von GOM Verlass: Das Triple-Scan-Prinzip gewährleistet trotz Reflexion eine hohe Datendichte ohne Aussetzer. Die integrierte Blue Light Technology sorgt dafür, dass störendes Umgebungslicht bei der Bildaufnahme ausgefiltert wird. Die Lichtquellen sind so leistungsstark, dass auch auf unkooperativen Oberflächen Messdaten erfasst werden. Heute ist der Atos Capsule bei Seifferth integraler Bestandteil einer ganzheitlichen Produktionsoptimierungsstrategie, die die Präzision in allen Prozessstufen in den Fokus stellt.

„Das Spritzgießen von Hightech-Kunststoffteilen ist extrem anspruchsvoll“, erklärt der Geschäftsführer. „Eine Vielzahl an Parametern entscheidet darüber, ob das Teil am Ende perfekt wird. Wir arbeiten oft mit thermoplastischen Hochleistungskunststoffen, die bei der Verarbeitung ihren eigenen Regeln folgen und spezielle Ausrüstung erfordern: darunter glasfaserverstärktes Polyamid wie PPS GF 40 oder Polyamide mit sehr hohen Einsatztemperaturen.“ Das Werkzeug wird virtuell optimiert. Das minimiert die Nacharbeit. Doch das Werkzeug muss auch mit Perfektion gefertigt werden. „Ist beim Spritzling eine Genauigkeit von 0,02 mm gefragt, muss das gefräste Werkzeug eine noch höhere Präzision aufweisen.“
Seifferth setzt im Formenbau auf das Space Puzzle Molding, bei dem das 400 bis 600 mm große Werkzeug aus vielen kleinen Einzelteilen zusammengesetzt wird. Änderungen am Prototypen oder Werkzeug lassen sich bei diesem Baukastenverfahren besonders schnell und kostengünstig realisieren, da nur die betroffenen „Puzzleteile“ anstelle der gesamten Form angepasst werden.

Trends µ-genau

Atos Capsule von GOM

Der Atos Capsule ist ein mobiler 3D-Scanner, der zur hochpräzisen, vollflächigen Digitalisierung von konturbehafteten Bauteilen entwickelt wurde. Das System projiziert präzise Streifenmuster auf das Messobjekt. Dieses Muster wird von den beiden im Scanner verbauten Hochleistungskameras erfasst. Da die drei Strahlengänge – je ein Strahl pro Kamera sowie der Strahl des Projektors – durch die Kalibrierung vorab bekannt sind, lassen sich 3D-Koordinatenpunkte aus den drei unterschiedlichen Strahlenschnitten berechnen (Triple-Scan-Prinzip). Die Koordinatenpunkte ergeben ein dichtes Polygonnetz der Bauteiloberfläche, das den Ist-Zustand des Messobjekts fehlerfrei beschreibt.

Im ersten Schritt digitalisiert Seifferth jedes einzelne Frästeil. Der Soll-Ist-Vergleich gibt Aufschluss darüber, ob und wie das Frästeil nachgebessert werden muss. Anschließend setzt das Seifferth-Team das Werkzeug zusammen und prüft Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität des Werkzeugs per Scan. Dann geht es an die Tuschierpresse, um die Funktionalität unter realitätsnahen Bedingungen zu prüfen. Auch hier kommt der Scanner zum Einsatz.
Die Serienfertigung umfasst bei Seifferth zwischen 50 und 7000 Teile – und auch hier möchte niemand mehr den Scanner missen. „Einerseits werden die Teile stichprobenartig gemessen, um Verzug, Schwindung und andere Abweichungen zum Soll zu überprüfen, andererseits wird auch der Verschleiß der Werkzeuge in der laufenden Produktion geprüft.

Mit dem Einsatz des Atos Capsule konnte Seifferth seinen Fertigungsprozess extrem straffen: Waren früher vier bis fünf Korrekturschleifen bis zur Erstbemusterung vonnöten, reichen heute zwei bis drei Schleifen. „Wir können nicht nur schneller liefern, sondern selbst bei anspruchsvollen Aufträgen feste Terminzusagen geben. Der komplette Prozess ist berechenbar. Wir wissen genau, was wir am Werkzeug korrigieren müssen, um das gewünschte Resultat zu erhalten. Anstatt den Blick in die Glaskugel zu wagen, können wir heute ganz gezielt die Werkzeuge optimieren und deren Lebenszeit prognostizieren“, erklärt Seifferth. nh

Profil

Seifferth GmbH

Die Seifferth GmbH ist ein inhabergeführter Technik-Dienstleister, der sich auf Konstruktion, Prototyping und Frästechnik spezialisiert hat. Pro Jahr fertigt das in Südthüringen ansässige Unternehmen zwischen 40 und 50 Werkzeuge aus Aluminium und Stahl sowie 60 bis 70 neue Prototypen aus Kunststoff. Dabei handelt es sich vor­nehmlich um Funktionsteile, komplette Komponenten und technische Kunststoffteile für die Automobilindustrie, die glasveredelnde Industrie sowie die Medizinbranche.