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Aus Daten werden Fräsprogramme

Designprozess: Hilfen aus der Messtechnik-Ecke
Aus Daten werden Fräsprogramme

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Koordinatenmessgeräte lassen sich nicht nur für die klassische Qualitätssicherung, sondern auch für den Designprozess nutzen. Bei den Werkzeug- und Formenbauern hat sich das bereits herumgesprochen.

Mit dem Fräskopf „Excalibur“ des Messtechnik-Spezialisten Wenzel GmbH lassen sich Designprozesse optimieren. Zusammen mit den Anwendern wurde das Zweiachsen-Modell weiter optimiert und schlanker gestaltet. Komplexe Geometrien wurden dadurch besser zugänglich. Mit einem neuen Drehgriff lässt sich jetzt die Frässpindel arretieren, wodurch der Werkzeugwechsel einfacher ist. Zudem wurde aus Sicherheitsgründen ein Not-Aus-Schalter integriert.

Bei einer Werkzeuglänge von 200 mm beträgt die Wiederholgenauigkeit an der Werkzeugspitze 25 μm. Der stufenlos regelbare Drehzahlbereich liegt zwischen 0 und 8500 U/min im Rechts- und Linkslauf. Die einfache Adaption an die Messmaschine und eine Steuerung, die in den Fräskopf integriert wurde, sorgen für eine bedienerfreundliche Kommunikation. Am Monitor kann der Nutzer eine einfache Statusabfrage durchführen und sich alle Prozessdaten anzeigen lassen. Die Steuerung kann selbständig mehrere Programme nacheinander abarbeiten, wodurch ein mannloser Betrieb möglich wird. Der stufenlos regelbare Schwenkbereich des Bearbeitungskopfes beträgt parallel zur X-Achse der Messmaschine 105 Grad und zur Y-Achse 180 Grad.
Herzstück des Designpakets ist das Softwarepaket DesCAD3D. Mit dem Programm lassen sich Daten, die mit der Messmaschine ermittelt oder im CAD erzeugt wurden, elegant zu Fräsprogrammen verarbeiten. Der Anwender kann dabei verschiedene Fräsprogramme mit unterschiedlichen Werkzeugeinstellungen kombinieren. Dadurch wird die CNC-Fähigkeit von Excalibur voll ausgeschöpft, so der Hersteller. Darüber hinaus lässt sich der Fräskopf auch mit Sensoren bestücken und kann als Dreh-Schwenk-Einheit zum Einsatz kommen.
Eine weitere Neuheit der Messtechnik-Spezialisten aus Wiesthal ist das Produkt Scan & Go. Die Entwicklung soll neue Wege für den Werkzeug- und Formenbau eröffnen und ein altes Problem der Branche lösen: Kaum ein Bauteil kommt auf Anhieb so aus der Bearbeitung, wie es die Zeichnung vorschreibt. Schwund und Verzug sind der Normalfall. Das gilt für Spritzgießen, Blechumformen und Gesenkschmieden gleichermaßen. Für komplexe Bauteile mit hohen Genauigkeitsanforderungen zeigt sich das Problem noch verschärft. Die neue Lösung ist zugeschnitten für Werkzeug- und Formenbauer, Designer und alle, die Oberflächen und Konturen erfassen und bearbeiten.
Scan & Go besteht aus einem 3D-Koordinatenmessgerät, dem neu entwickelten Linienscanner Shapetracer und dem Softwarepaket PointMaster. Mit der kombinierten Lösung kann der Anwender seine Abläufe effizienter gestalten und dadurch die Kosten drücken. Durch die Erweiterung des Koordinatenmessgeräts mit dem Linienscanner lassen sich Werkstückoberflächen mit einer Aufnahmerate von 48000 Punkten pro Sekunde und einer Genauigkeit von 20 μm in der Linie scannen. Bedient wird das Ganze über das Softwarepaket PointMaster. Auch weniger routinierte Anwender sollen mit der Lösung schnell arbeiten können.
Das Programmpaket besteht aus mehreren Funktionsblöcken. Hierzu zählen die Bedienung und Steuerung des Koordinatenmessgeräts sowie die Basis-Bearbeitung der Punktewolken. Hinzu kommen das Erzeugen von Freiformflächen aus den Punktewolken (Flächenrückführung) und das Flächen- und Featuremessen gegen Nenndaten. Eine iterative Werkzeugkompensation rundet den Funktionsumfang ab.
Um Schwund und Verzug in den Griff zu bekommen, sind in der Regel spezielle Softwarelösungen notwendig, die das Schwund- und Verzugsverhalten im Vorfeld simulieren. Doch die theoretischen Vorausberechnungen decken sich nicht immer mit der Praxis. Das Programm PointMaster bietet hier eine vergleichsweise einfache Lösung, die sich ausschließlich an dem Ist-Zustand des hergestellten Teils orientiert.
Dies ist der Weg der iterativen Korrektur des Werkzeuges, den der Werkzeugbauer schon immer gegangen ist. Allerdings erfordert die neue Lösung nicht die Erfahrung, die ein Werkzeugbauer über Jahre angesammelt hat. Er orientiert sich an den Daten und deren exakten Korrektur bis hin zur gewünschten Lösung. Damit wird die Zahl der Iterationsschritte reduziert. Zudem lassen sich die Korrekturen ohne tiefere Kenntnisse ausführen. Mit Hilfe der CAD-Daten und der gescannten Daten, die den Ist-Zustand beschreiben, wird automatisch eine Negativkorrektur berechnet. Dabei wird nicht nur die bloße Spiegelung eingesetzt, sondern das Programm bezieht das Verhalten der Werkstoffe mit ein. Dadurch wird mit hoher Wahrscheinlichkeit die Form bestimmt, die nach dem Fertigungsprozess das exakte Werkstück gemäß Zeichnung herausbringt. ub
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