Optimierte Fertigung im Werkzeug- und Formenbau

Je komplexer die Geometrie von Formen im Präzisionsbereich wird, desto höher sind die Anforderungen an ein Messsystem zur Qualitätssicherung. Die optische Technologie der Fokus-Variation verifiziert die Geometrie der Elektrode sowie die Geometrie der erodierten Form und misst zusätzlich ihr Oberflächenfinish. Wie damit zusätzlich die hohe Fertigungsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen belegt wird, zeigen Messtechnikspezialist Alicona und Maschinenhersteller Makino live auf der Moulding Expo in Stuttgart.

Die komplexen Geometrien von gespritzten Mikroformen und Formen im Präzisionsbereich fordern den Einsatz von Messverfahren, die die Einhaltung von geometrischen Toleranzen der Form belegen und eine schnelle Anpassung von Maschinenparametern ermöglichen. Mit der dichten, flächenhaften Technologie der Fokus-Variation von Alicona optimieren Formenbauer ihre Fertigung in mehrerer Hinsicht. Sie verifizieren, ob sowohl die Elektrode als auch die erodierte Form ihren geometrischen Spezifikationen entsprechen. Darüber hinaus ermitteln sie durch die Rauheitsmessung die Oberflächenstruktur bzw. Oberflächenbeschaffenheit der erodierten Form. Die Kombination von Geometrie- und Rauheitsmessung ermöglicht es Werkzeug- und Formenbauern, ihren optimalen Elektrodeneinsatz zu bestimmen.

Einstellparameter schnell anpassen und optimieren

Senkerodieren ist neben Fräsen, Schleifen oder Stanzen eines der gängigsten Verfahren, das im Werkzeug- und Formenbau zum Einsatz kommt. Formenbauer wenden die Senkerosion, bei der die Geometrie einer Elektrode invers abgebildet wird, vor allem zur Herstellung von Spritzgießformen für Präzisionskunststoffteile mit komplexen Geometrien an.

Die Prozesssicherheit und Qualität der produzierten Formen hängt dabei auch vom Zusammenspiel unterschiedlicher Maschinenparameter ab. Spannung und Frequenz bestimmen beispielsweise maßgeblich die Abtragsleistung, die wiederum entscheidend für den Verschleiß der Elektrode ist. Je schneller der Materialabtrag erfolgt, desto höher ist die Rauheit der erodierten Form bei geringem Verschleiß der Elektrode. Je langsamer der Materialabtrag erfolgt, desto feiner ist die erodierte Oberfläche bei entsprechend höherem Verschleiß.

Das Wissen darüber, welche Maschinenparameter welche Oberflächenstruktur auf der Form hinterlassen, ermöglicht die Bestimmung des optimalen Elektrodeneinsatzes. Langzeitversuche im praktischen Einsatz haben gezeigt, dass Hersteller mit der Alicona-Messtechnologie nachweisbar eine Elektrodeneinsparung von mehr als 10 Prozent erzielten.

Hersteller im Werkzeug- und Formenbau setzen die optische 3D-Messtechnik von Alicona auch dazu ein, potenziellen Kunden die hohe Fertigungsgenauigkeit ihrer Maschinen zu belegen. 3D-Messungen von gefertigten Werkstücken beweisen die geometrischen Toleranzen im Mikro- und Nanobereich. Das gilt nicht nur für Anbieter von Senkerodiermaschinen, sondern auch für Hersteller im Bereich Fräsen, Schleifen und Stanzen.

Oberflächengüte und Konturgenauigkeit belegt

So zeigt der Maschinenhersteller Makino auf der Moulding Expo (Halle 8, Stand B51), wie schnell und einfach sich mit Alicona die Fertigungsgenauigkeit seiner Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung von gehärtetem Stahl belegen lässt. „Bei uns kommen die Formen bereits perfekt aus der Maschine“, erklärt Andreas Walbert, Leiter Marketing & Product Planning bei Makino Europe. „Mit Alicona haben wir die ideale Technologie, um unseren Kunden die hohe Oberflächengüte und Konturgenauigkeit unserer Maschinen direkt zu belegen.“

Mit dem hochauflösenden optischen 3D-Messsystem Infinite Focus SL misst die Makino Mannschaft vor Ort einfach und schnell sowohl die Geometrie als auch die Rauheit von gefrästen Werkstücken mit Mikrogeometrien. Dabei punktet das Messsystem durch einfache Bedienung, hohe Messgeschwindigkeit und hohe Wiederholbarkeit. Der hohe Arbeitsabstand in Verbindung mit dem großen Messfeld ermöglicht die Messung von verschiedenen Bauteilformen und Größen, womit Makino höchst flexibel bei der Messung von unterschiedlichen Bauteilen ist. Die kontrastreiche 3D-Visualisierung der Werkstücke bei gleichzeitig hoher Schärfentiefe unterstützt die Demonstration der Fertigungsgenauigkeit zusätzlich.

Alicona Imaging GmbH www.alicona.com

Makino Europe GmbH www.makino.eu

Messung mit Soll-Ist-Vergleich

Alicona ist Anbieter von optischer 3D-Messtechnik für Qualitätssicherung auch in der Produktion. Die Messsysteme der Österreicher basieren auf der Technologie der Fokus-Variation. Sie verbinden die Funktionalität eines 3D-Oberflächenmessgeräts mit den Eigenschaften eines Mikrokoordinatenmesssystems. Der Anwender kann so mit nur einem Messsystem die Geometrie und die Rauheit ihrer Oberflächen hochauflösend, dicht und wiederholgenau messen. Die geometrischen Toleranzen werden durch einen automatischen Abgleich zum CAD-Modell überprüft. Dieser Soll/Ist-Vergleich, der im Formenbau unter anderem für die Geometriemessung der Elektrode relevant ist, spielt auch bei der Produktentwicklung eine Rolle.

Ein Beispiel ist die Überwachung von Schrumpfprozessen, bei denen verifiziert werden muss, ob die Geometrie des Werkstücks nach dem Entformen und der damit einhergehenden Volumenschwindung den geforderten Spezifikationen entspricht. Gleichzeitig muss sichergestellt sein, dass der Schrumpfprozess des Werkstücks exakt, wiederholbar und linear erfolgt, um dem geformten Werkstück eine homogene Oberfläche zu geben. Die Fokus-Variation ermöglicht die genaue Analyse des Dichteverhältnisses des geformten bzw. gegossenen Werkstücks, das durch die Messung des Leervolumens (Vvc) ermittelt wird. Letzteres zählt zu den so genannten „funktionalen Parametern“, die sich ausschließlich mit flächenbasierten Messverfahren ermitteln lassen.

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