Messdurchsatz verdoppelt

Für die vollständige Überprüfung der Bauteile wurden in der Vergangenheit unterschiedliche taktile und optische Techniken eingesetzt. Zusätzlich mussten einige Maße mit Handmessmitteln erfasst werden. Um auch bei anspruchsvollen Kunststoffteilen einen einheitlichen Prüfprozess zu gewährleisten, hat die Volkswagen AG in der Abteilung QS Kunststofftechnik einen Computertomographen des Typs Exact M des Herstellers Wenzel Volumetrik in Betrieb genommen.

Mit dem Modell lassen sich auch komplexe Kunststoffteilen messtechnisch optimal überprüfen. Mit taktilen Messsystemen sind Bauteile dieser Art häufig nicht zuverlässig zu messen, denn sie bestehen aus flexiblem Material, sind nicht optimal zugänglich und wegen ihrer Größe nur schwer zu fixieren. Und mit optischen Messverfahren lassen sich keine Innenstrukturen oder Hinterschnitte erfassen. Das Modell von Wenzel arbeitet mit einer berührungslosen und zerstörungsfreien Technik, mit der sich selbst kleinste Kunststoffteile inklusive ihrer inneren Struktur vollständig analysieren lassen.

„Die Analyse und Auswertung eines Betätigungsrades, wie es zur Luftstromregulierung von Fahrzeuglüftungen verwendet wird, ist nur eine der vielen Anwendungen, die wir hier jeden Tag zu bewältigen haben“, erklärt Hans-Jürgen Knosalla, Leiter Messraum Kunststofftechnik bei VW in Braunschweig. Bei diesem Bauteil, das in den Fahrzeugen Golf Plus und Tiguan verbaut wird, steht die dimensionale Auswertung im Vordergrund. Die Fertigungsmaße werden bestimmt und auf ihre Maßhaltigkeit hin überprüft.

Der erste Schritt einer CT-Auswertung ist die Erzeugung der Scan-Daten. Dazu werden die Bauteile zunächst mit einer einfachen Fixiervorrichtung vor dem Verrutschen während des Scan-Prozess gesichert. Diese kann aus Hartschaum oder anderen Materialien mit geringer Dichte bestehen. Da die Computertomographie ein berührungsloses Verfahren ist, muss lediglich sichergestellt werden, dass das Bauteil während der Drehung über 360 Grad nicht verrutscht. Beim Scannen werden von dem Bauteil in einzelnen Positionen zweidimensionale Durchstrahlungsbilder aufgenommen, so genannte Projektionen. Aus einer Vielzahl solcher Projektionen, die aus Pixeln bestehen, werden dreidimensionale Volumenmodelle erzeugt. Diese setzen sich aus so genannten Voxeln (dreidimensionale Pixel) zusammen. Der gesamte Vorgang ist voll automatisiert und läuft im Hintergrund während des Scans ab. Die Flächendaten, die für die messtechnischen Auswertungen notwendig sind, werden automatisch nach dem Scannen erzeugt. Sie bestehen aus einzelnen Dreiecken, die die Oberfläche des Messobjektes detailliert beschreiben. Außerdem sind die Flächendaten die Grundlage für die nachfolgenden Auswertungen.

Der Messablauf für die dimensionale Auswertung ist vergleichbar mit dem Ablauf bei der bekannten taktilen Methode. Der Unterschied besteht darin, dass nicht das reale Bauteil angetastet wird, sondern dass die Flächendaten des gescannten Bauteils verwendet werden. Das Antasten findet also virtuell statt. Im ersten Schritt wird das Bauteil ausgerichtet. Dazu werden die zu messenden Elemente am CAD-Modell ausgewählt und anschließend die Messpunkte per Mausklick auf den Flächendaten gesetzt. Ist das Bauteil ausgerichtet, läuft der Messablauf automatisch ab. Entsprechend den Zeichnungsvorgaben werden alle weiteren Geometrie- und Freiformelemente erfasst und nach ISO-Vorschriften ausgewertet. Dabei kann der Anwender die Funktionalitäten der Messsoftware Metrosoft Quartis nutzen. Die Ausgabe der Daten erfolgt wahlweise in tabellarischen oder grafischen Messberichten.

Diese Messmethode bietet eine Reihe von Vorteilen. So wird das Bauteil beim virtuellen Antasten nicht verformt. Außerdem gibt es bei der Zugänglichkeit keine Einschränkungen, wie das bei einer Tastkugel oder dem Schaft eines Taststifts der Fall ist. Somit können kleinste Merkmale, Hinterschnitte und innenliegende Strukturen dimensional ausgewertet werden, ohne dass das Bauteil dafür zerstört werden muss. Wie bei der taktilen Messung kann der Anwender auch bei der virtuellen Messung seine Messprogramme schreiben und jederzeit aufrufen. Auf diese Weise lassen sich Serienmessungen schnell durchführen.

Die Abteilung QS Kunststofftechnik bei VW in Braunschweig verwendet die industrielle CT-Workstation auch für die Mehrfachmessung von Bauteilen. Dazu werden mehrere Bauteile eines Typs mit Hilfe einer Fixiervorrichtung symmetrisch angeordnet, wodurch sich die Auswertung erheblich erleichtert. Nach dem Scannen liegen die Daten der einzelnen Bauteile vor, die in Form einer so genannten Palettenmessung ausgewertet werden können. Dazu wird ein bestehendes Messprogramm aufgerufen und wiederholt an den einzelnen Messobjekten ausgeführt.

„Durch den Einsatz der CT-Workstation von Wenzel konnten wir den Messdurchsatz verdoppeln“, versichert Hans-Jürgen Knosalla. Der Messraum-Leiter konnte aber noch weitere Vorteile des Wenzel-Modells ausmachen: „Für die Integration in unsere Abteilung mussten wir den Platzbedarf des Systems im Auge behalten. Für das geforderte Messvolumen brauchten die Modelle von Wenzel am wenigsten Platz.“

Svenja Schadek Mitarbeiterin bei der Wenzel Group in Wiesthal

Die Wenzel Group mit Sitz in Wiesthal zählt sich zu den Marktführern in der Messtechnik. Zur umfangreichen Produktpalette zählen Lösungen aus den Bereichen Koordinatenmesstechnik, Verzahnungsmesstechnik, Messsoftware, Highspeed Mess- und Digitalisiersysteme, Reverse Engineering und Computertomographie. Es gibt Lösungen für nahezu alle Messaufgaben – von A wie Achsmessung bis Z wie Zahnradmessung. Dabei reicht das Angebot weit über die Maschinenkonfiguration hinaus. Die Spezialisten aus dem Spessart übernehmen die Projektierung kompletter Messräume vom Fundament bis zur Klimatisierung. Zum Kundenkreis gehören Unternehmen aus der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und dem klassischen Maschinen- und Anlagenbau. Der Messtechnik-Hersteller besitzt Tochtergesellschaften weltweit und verfügt über ein Netzwerk aus Service- und Vertriebspartnern in über 50 Ländern. Die Wenzel Group beschäftigt rund 630 Mitarbeiter.