Der Aalener Kunststoffspezialist F. & G. Hachtel stand bei Korrekturen von Werkzeugformen oft vor dem Problem, dass diese langwierig waren und mit bisherigen Messverfahren zudem nicht immer das gewünschte Ergebnis lieferten. Ausgehend von einer nicht funktionierenden Schrauben-Mutter-Kombination aus gespritztem Kunststoff sahen sich die Experten von Hachtel nach Lösungsmöglichkeiten um und fanden in der Computertomographie (CT) eine praktikable Alternative zu den bislang eingesetzten herkömmlichen Messverfahren.
Im Beispiel lag es an einem kleinen Steigungsfehler, der mit konventioneller Messtechnik nicht zu ermitteln war, die Funktion jedoch verhinderte. „Das war für Hachtel die Initialzündung, um sich vom reinen Spritzgießunternehmen zum Full-Service-Dienstleister zu entwickeln“, berichtet Andreas Kleinfeld, verantwortlich im Technischen Vertrieb bei Hachtel. Das Unternehmen stellt Spritzgießteile im 2K-Verfahren her und verfügt über einen eigenen Werkzeug- und Formenbau. Kleinfeld zufolge werden 80 bis 90 Prozent der Formen für den eigenen Bedarf gefertigt.
Um ein weiteres quantitatives Wachstum zu fördern, befassten sich die Spezialisten von Hachtel mit der industriellen CT für zerstörungsfreie Materialprüfungen.
Das sagt die Redaktion
3D-Computertomographie sorgt für Mehrwert
Computertomographie für Materialprüfungen sind seit längerem bekannt. Im Werkzeug- und Formenbau damit allerdings die Spritzgießteile zu durchleuchten und damit die Formen gezielter und transparenter zu korrigieren ist relativ neu. Das Verfahren bietet einen großen Zeit- und Kostenvorteil und liefert reproduzierbare und vor allem transparente Ergebnisse. Dadurch ersetzt es andere Messmethoden nicht, kann diese aber sinnvoll ergänzen und so dem Werkzeug- und Formenbau neue Impulse geben.
Martin Droysen
Mit Nanofokusröhren mit 160 kV ausgestattet erreicht der kleinere Computertomograph eine Auflösung bis zu 0,2 µm.
Bereits 2008 investierte Hachtel, nach eigenen Angaben als einer der ersten Kunststoffverarbeiter, in die CT-Messtechnik. Vor wenigen Monaten folgte ein zweiter Tomograph, ausgestattet mit zwei Röntgenröhren, der eine höhere Auflösung von 0,2 bis 4 µm ermöglicht. „Mit Hilfe der 3D-CT können wir die gespritzten Kunststoffteile durchleuchten und deutlich schneller als mit Koordinatenmessgeräten präzise Daten über die Formtreue generieren und auch Defekte oder Einschlüsse innerhalb des Materials entdecken“, beschreibt Kleinfeld die Vorzüge der CT. „Früher wurden für die Korrekturen von Werkzeugformen lediglich einige wenige Messpunkte genutzt. Bei üblichen Verfahren etwa mit Koordinatenmessgeräten wird nach Zeichnung korrigiert. Das aber ist letztlich die falsche Herangehensweise“, bringt er es auf den Punkt. Fokussiert auf wenige fehlerhafte Punkte, die den Anforderungen nach unbedingt in der Toleranz liegen müssen, geht seiner Einschätzung nach der Blick auf das gesamte Werkzeug verloren, ob das Spritzgußbauteil verbaubar ist, wird beispielsweise nicht in Betracht gezogen.
„Daher ist es besonders wichtig, die Prozesse weiter zu betrachten, zu verbessern und auf Stabilität zu überprüfen“, erläutert Kleinfeld weiter. Das ist mit der 3D-CT Kleinfeld zufolge nun sehr gut machbar. Da Spritzgießteile heutzutage oft mit hohem Aufwand gefertigt werden, müssen die in dem Messbericht enthaltenen Messwerte in der Toleranz liegen. Bei herkömmlichen Messmethoden mit taktilen oder optischen Systemen können sich bei Hersteller und Anwender aber unterschiedliche Toleranzen ergeben.
„Mit Rückstellteilen und den Daten aus der Datenbank kann bei 3D-CT die Genauigkeit reproduzierbar und transparent belegt werden“, sagt Kleinfeld. So erhält der Anwender auch Details aus dem Inneren des Bauteils, und es lässt sich ein hochwertiger STL-Datensatz schneller und präziser generieren.
„Bislang waren oft mehrere Korrekturschleifen notwendig“, beschreibt der Fachmann weiter. Mit der Überprüfung per 3D-CT reduzieren sich die Korrekturläufe signifikant. So ermöglicht das Verfahren nach eigenen Angaben eine Zeit- und Kostenersparnis von gut 40 Prozent im Vergleich zu früheren Korrekturläufen bei Werkzeugformen.
Die Computertomographie erlaubt einen schnellen und genauen Soll-Ist-Vergleich über eine beliebige Anzahl an Messpunkten.
Daten hinterfragen
„Dabei darf der Anwender aber mit den produzierten Daten nicht alleine gelassen werden“, berichtet Kleinfeld. Die Daten zu hinterfragen und nicht nur den reinen Messprotokollen zu vertrauen ist ein Anliegen der Spezialisten von Hachtel. Damit, so ihre Meinung, kann der Werkzeug- und Formenbau einen deutlichen Schub erhalten. Nicht nur aufgrund der Zeitersparnis, sondern mit der Änderung der grundsätzlichen Herstellungswege.
„Ein intensiver Austausch mit dem Anwender unter Einbeziehen der eigenen Erfahrung für den ganzen Prozess – etwa die Temperaturen im Werkzeug oder ob alle Kühlkanäle in Ordnung sind – ist enorm wichtig“, erläutert Kleinfeld. „3D-CT ist zwar ein hochpräzises Instrument, reicht aber alleine nicht aus. Benötigt wird nach wie vor der Mensch zur Interpretation der Daten. Erst die Überprüfung über den gesamten Prozess führt zum gewünschten Ergebnis.“
Kleinfeld: Mit der 3D-Computertomographie erhält der Anwender schnell und präzise Bauteildaten und kann damit in wenigen Schritten korrigieren.
Daher ist für Hachtel die 3D-Computertomographie der richtige Weg zum Rundum-Dienstleister und führt zu einem deutlichen Mehrwert für den Anwender. Das belegen Kleinfeld zufolge die bereits gewonnenen Anwender, welche die Beratungsdienstleistung von Hachtel bereits in Anspruch nehmen.
Hochwertige Erweiterung
„Die CT-Technologie hat aber auch ihre Grenzen“, verdeutlicht Kleinfeld. „Etwa bei Metall-Kunststoffverbundmaterialien: Mit geringer Strahlenleistung kann das Metall nicht durchleuchtet werden, bei höherer Leistung sind im Kunststoff keine Details mehr zu erkennen.“ Im Vergleich zu anderen Messmethoden bietet die 3D-CT jedoch die meisten Informationen, die für eine Werkzeugkorrektur nötig sind. „Deshalb ist es eine hochwertige Erweiterung bisheriger Methoden“, ist Kleinfeld überzeugt. Nötig ist allerdings in Verbindung mit der Technologie auch das Verständnis für die praktische Umsetzung. „Nur dann lässt sich Zeit und Aufwand einsparen“, zieht er sein Fazit.