Geometrische Charakterisierung von Werkzeugen mittels 3D-Vermessung

Quelle: (© Andreas Lischka - Pixabay.com)Im Bereich der Automobilindustrie kommen für das Schneiden von Carbonmatten ultraschallunterstützte Schneidklingen zum Einsatz. In Abhängigkeit der geometrischen Form und Gestalt der Klingen entstehen beim späteren Einsatz vereinzelt anlagenunabhängige, unerwünschte Resonanzen. Diese schränken die Verwendung der Ultraschallklingen ein, weshalb notwendige Nacharbeit der Klingen zu erhöhten Maschinenstillstandszeiten und Werkzeugkosten führt. Eine geometrische Bewertung gefertigter Klingen ist aufgrund ihrer komplexen Form nur schwer zu realisieren, weshalb sich mögliche Probleme erst bei deren Einsatz zeigen.

Zielsetzung

Das Ziel des Projektes war die Identifikation von geometrischen Abweichungen der Ultraschallschneidklingen an Form und Gestalt unter Anwendung von zerstörenden und zerstörungsfreien Prüfverfahren, um so eine Aussage zur Entstehung von Störgeräuschen während des Einsatzes treffen zu können. Eine Identifikation und Behebung der Fehlerursache soll eine Erhöhung der Werkzeugstandzeit und damit eine Verringerung der Maschinenstillstandszeiten und Werkzeugkosten ermöglichen. Ebenso sollen dem Werkzeughersteller im Rahmen interner Digitalisierungsmaßnahmen werkzeugspezifische Messwerte zur Verfügung gestellt werden können, die zukünftigen Anwendern produktbegleitend zur Verfügung gestellt werden.

Projektbeschreibung

Im ersten Schritt erfolgte die Analyse der Ultraschallschneidklingen durch Sichtprüfung. Weiter wurden die Ultraschallklingen an einer Präzisionswaage gewogen, um massenbezogene Abweichungen identifizieren zu können. Darauf aufbauend wurde eine dreidimensionale Oberflächenvermessung mit einem optischen 3D-Scanner der Firma GOM durchgeführt, um so herstellungsbedingte Abweichungen zu charakterisieren. Abschließend konnte mithilfe zerstörender Prüfverfahren unter Anwendung der Metallografie die in den Metallklingen vorliegende Fügestelle zwischen Klinge und Trägerelement untersucht werden.

Die ermittelten geometrischen Abweichungen an den Ultraschallschneidklingen und die Berücksichtigung von daraus abgeleiteten Handlungsempfehlungen ermöglichten die Verringerung der auftretenden Störgeräusche und damit die gezielte Ausnutzung von Produktionsmitteln und eine Reduktion der Maschinenstillstandszeiten. Die Einführung der im Projektverlauf demonstrierten Bemessungsmethoden in die unternehmensinterne Digitalisierungsstrategie erlaubt es, produktspezifische Messwerte und Kennzahlen individuell abzuspeichern und nachfolgend auch dem Kunden zur Verfügung zu stellen (Produktdokumentation, Qualitätssicherung, Produktstammakte).