Für die Auswertung von Computertomografiedaten bietet die Werth Messtechnik GmbH, Gießen, die zum Patent angemeldete Funktion Volumenschnitt an. Für die Bildverarbeitungssoftware des Herstellers kommen dabei direkt Volumendaten zum Einsatz. Die Kantenfindungsalgorithmen erkennen Messpunkte auch bei geringen Kontrasten. 

Computertomografiebilder von Verbundbauteilen 

Messtechniksoftware

Messtechnik

2D/3D-Messtechnik

Computer-Tomografie-Systeme

Bildverarbeitung von Volumendaten 

Die Computertomographie ist in der Industrie mittlerweile zu einem Standardverfahren für die zerstörungsfreie Bauteilprüfung geworden. Eine große Herausforderung stellt nach wie vor die Nutzung und vor allem Weiterverarbeitung dieser Daten dar. Die GOM mbH, Braunschweig, hat die kostenlose Evaluationssoftware GOM Inspect entwickelt, die als Auswertesoftware für 3D-Messdaten einschließlich 3D-Inspektionen und STL-Netzbearbeitung dient und eine unabhängige Auswertung von Messergebnissen ermöglicht. 

GOM 

Auswerte- und Analysesoftware

Kostenlose Evaluationssoftware mit CT-Datenimport 

Aufgrund ihres Funktionsumfangs sind unterschiedliche Sensorprinzipien für Koordinatenmessgeräte in einzelnen Anwendungsbereichen besonders geeignet. Bei ihrer Auswahl sind Parameter wie Messunsicherheit und Messgeschwindigkeit sowie die Werkstückeigenschaften entscheidend. Drei beispielhafte Messaufgaben zeigen, wie sich im konkreten Anwendungsfall der jeweils günstigste Sensor finden lässt.

Qual der Wahl: Koordinatenmessgerät mit optischer und taktiler Multisensorik (links) oder mit  Computertomografie- Sensorik (rechts)

Stärken von Multisensorik und Computertomografie im Vergleich

Geometrische Messtechnik

Werkstoffprüfung

Software

Messdatenerfassung und -verarbeitung

Form- / Oberflächenmesstechnik

Industrielle Messtechnik

Wege zum passenden Messverfahren

Der Werkzeugbauer Haidlmair hat seit der K 2016 nicht nur in zusätzliche Bearbeitungskapazitäten investiert, sondern auch in Digitalisierungslösungen rund um das Spritzgießwerkzeug. Wichtigste Neuerung neben einem Sensorsystem zur Werkzeugüberwachung ist die Nutzung des branchenweit größten Industrie-Computertomographen zur Musterteil-Vermessung. Eine weitere Innovation, das vor zwei Jahren vorgestellte FDU-Heißkanalsystem (Flat Die Unit), liegt nun serienreif vor. 

Haidlmair rückt auf der Fakuma 2018 "Werkzeugbau 4.0" und das Heißkanalsystem FDU  in den Fokus 

Industrie 4.0

Normalien und Heißkanaltechnik

Spritzgießwerkzeuge

Spritzgießen

Qualitätssicherung

Werkzeug- und Formenbau

Geprüfte Präzision im Werkzeugbau 

Beim Spritzgießen und 3D-Druck treten prozessbedingt systematische Geometrieabweichungen der Produkte auf. Das neue Softwaremodul FormCorrect ist ein integraler Bestandteil der Messsoftware WinWerth (Hersteller: Werth Messetechnik GmbH, Gießen) und ermöglicht eine Produktoptimierung mithilfe weitgehend automatischer Korrekturen des CAD-Modells. Da die Prozessoptimierung häufig mit nur einer Korrekturschleife auskommt, reduzieren sich die Entwicklungskosten deutlich. 

Softwaremodul von Werth ermöglicht Produktoptimierung 

Mehr Flexibilität bei der Werkzeugkorrektur 

In Kunststoffspritzguss und 3D-Druck treten prozessbedingt systematische Geometrieabweichungen der Produkte auf. Das Software-Modul FormCorrect ermöglicht als Bestandteil der Messsoftware WinWerth von Werth Messtechnik, Gießen, eine Produktoptimierung mithilfe der weitgehend automatischen Korrektur des CAD-Modells. Dadurch kann es die Entwicklungskosten reduzieren. 

Qualitätssteuerung im Kunststoffspritzgießen und 3D-Druck 

Messdatenerfassung, Software

Additive Fertigung

Erweitertes Postprocessing der Messdaten  

Von der Messsoftware PC-DMIS 2013 MR1 zum erfassen, auswerten, verwalten und präsentieren von Herstellungsdaten gibt die Hexagon Metrology Services, Ltd., Cobham/Großbritannien, eine überarbeitete Version heraus. Zu den Highlights der Software gehören neue Elemente auf der Benutzeroberfläche, mehr als 100 Applikationsverbesserungen und erweiterte Software-Tools. Die Software wird serienmäßig mit allen Messsystemen des Herstellers geliefert und steht für ein breites Spektrum anderer gängiger Messgeräte zur Verfügung. Sie nutzt die allgemeinen Steuerungselemente von Microsoft 6.0 Common Controls und soll eine übersichtlichere, intuitivere Benutzeroberfläche bieten. Das Erscheinungsbild der Steuerungselemente in den Dialogfeldern wurde für die gesamte Software vereinheitlicht und modernisiert. So heißt das Dialogfeld “Ausführungsoptionen“ nur noch “Ausführung“, Schaltflächen im Dialogfeld wurden durch Symbole ersetzt und die Dropdownlisten erhielten ein verändertes Aussehen. 

Verbesserte Benutzeroberfläche und kundenorientierte Werkzeuge 

Logistiksysteme Software

PC-Messtechnik

Überarbeitete Messsoftware PC-DMIS 2013 MR1 

Da es bei Faserverbundwerkstoffen die mechanischen Eigenschaften besonders von den Fasern abhängt, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt, eine Software zur mechanischen Charakterisierung der Faserverteilung entwickelt. Sie generiert aus Röntgen- Computertomografien die notwendigen Informationen über die Faserverteilung, dazu gehören Lage, Ausrichtung und Länge der Fasern. Neben einem robusten Algorithmus wurde auch eine möglichst einfach zu bedienende grafische Benutzeroberfläche entwickelt. 

Auf die Lage kommt es an 

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Faserverarbeitung

Fasern

Software analysiert Faserverteilung 

Um einen detaillierten Blick auf und in die chemische Zusammensetzung von Kunststoffen zu bekommen, gilt es, das geeignetste Analyseverfahren auszuwählen. Mit der Photoelektronenspektroskopie (XPS) und der Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) können Eigenschaften gezielt identifiziert, lokalisiert und quantifiziert werden. 

Mit der Photoelektronenspektroskopie (XPS) und der Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) sind Oberflächeneigenschaften charakterisierbar 

Oberflächentechnik

2D/3D-Koordinatenmessgeräte

Messtechnik-Dienstleister

Kunststoffe unter der chemischen Lupe 

Die Qualitätssicherung der Schweißnaht von gefügten Kunststoffbauteilen ist von entscheidender Bedeutung. Daher hat die Industrie einen hohen Bedarf an Analysemöglichkeiten, die ohne aufwendige Probenvorbereitungen schnelle, zuverlässige und zerstörungsfreie Messungen der Schweißnähte ermöglichen. Das SKZ – Das Kunststoffzentrum, Würzburg, hat im Rahmen eines Forschungsprojekts die grundsätzliche Einsetzbarkeit der passiven Thermografie beim Schweißen von Kunststoffen untersucht und dabei das Ultraschall-, Infrarot-, Heizelementstumpf- und Vibrationsschweißen näher betrachtet. 

SKZ – Das Kunststoff-Zentrum 

Laserschweißen

Inline-Prozesskontrolle mit Thermografie 

Die dynamische Differenzkalorimetrie (differential scanning calorimetry, DSC) ist eines der am häufigsten eingesetzten Verfahren der thermischen Analyse. Sie wird zur Messung von abgegebener oder aufgenommener Wärmemenge bei Aufheiz-, Abkühlvorgängen oder einem isothermen Prozess eingesetzt. Mit ihrer Hilfe lassen sich unbekannte Werkstoffe identifizieren. 

Netzsch Gerätebau und Kunststoff-Institut Lüdenscheid 

Kalorimeter

Polymere über DSC-Datenbank identifizieren 

„Die unzureichende Erfassung von Prozessdaten zählt zu den großen Nachteilen bei der Thermoformung“, erklärt Peter Schöberl, Geschäftsführer der Toolvision GmbH. Die Werkzeuge und Maschinen seien oft nicht mit integrierter Sensorik zur Überprüfung von Temperaturen, Drücken, Wegen, Kräften und Zustandsdaten ausgerüstet. Hohe Ausschussmengen, die Abnutzung von Werkzeug und Maschine sowie hohe Stückkostenfaktor können daraus resultieren. 

Messtechnik zur einheitlichen Qualitätskontrolle 

Warmformen / Thermoformen

Sensoren / Messwertaufnehmer

Thermoformprozess überwachen 

Einen neu entwickelten Bildauswertealgorithmus für Kontaktwinkel verwendet Krüss in seiner Advance-Software: Für die Analyse von Benetzung und Haftung detektiert die Software die Tropfenkontur und die Grenze zwischen Tropfen und Oberfläche (Basislinie) nun laut Hersteller auch bei starken Störungen, zum Beispiel durch Fremdlicht oder Schatten, die bei herkömmlicher Auswertung automatisiertes Vorgehen nicht zulassen. Dass die Bildanalyse so gut wie immer automatisch erfolgen kann, beschleunigt zum einen die Kontaktwinkelmessung, zum anderen wird diese unabhängiger vom Benutzer, da keine manuellen Eingriffe mehr notwendig sind. 

Schatten weniger störend, flache Winkel besser auflösbar 

Oberflächenveredelung

Tropfenkontur zuverlässiger automatisch analysieren 

Die Erfassung, Aufbereitung und Analyse von Daten können den Produktionsalltag eines Compoundherstellers deutlich vereinfachen und geben Rückschlüsse für die Prozessoptimierung. Deshalb hat die KraussMaffei Berstorff GmbH, Hannover, zwei Ergänzungen für Zweischneckenextruder der neuen ZE BluePower-Generation eingeführt, die das Compoundier-Equipment mit Industrie-4.0-Fähigkeiten ausstatten. 

Industrie-4.0-Lösungen für Compoundierextruder 

Extruder

Compoundieren

Mess-Systeme Charakter von Optik

Farbmessgeräte

Farbmessung zur Qualitätssicherung 

Viele Messtechniker verzichten bislang aus wirtschaftlichen Gründen oder wegen knapper Zeit auf die Bestimmung der Messunsicherheit. Kein Wunder: Die Berechnungen sind kompliziert, zeitaufwendig und die Ergebnisse oft schwierig zu interpretieren. Die Kistler Gruppe, Winterthur/Schweiz, bringt nun mit KiXact die nach eigenen Angaben erste Technologie auf den Markt, mit der sich die Messunsicherheit sicher und automatisch berechnen sowie interpretieren lässt. 

Messunsicherheit automatisch berechnen 

Fehlerfalle entschärft 

Grate stören nicht nur die Ästhetik eines Kunststoffwerkstücks, sondern können weitreichende Folgen für die Funktionalität haben. Die Gratprüfung gehört daher zu den wichtigen Aufgaben der Qualitätssicherung. Computertomografie in Verbindung mit einer speziellen Softwarefunktion ermöglicht eine schnelle Prüfung.

Werkstücke aus Kunststoff weisen nach der Herstellung häufig nicht die gewünschten Eigenschaften auf. Grate können sich bei der Herstellung von Werkstücken im Spritzgießen, Druckguss oder Streckblasverfahren bilden, aber auch bei der spanenden Bearbeitung. Im Kunststoffspritzgießen entsteht das Fehlerbild, wenn zwei Werkzeugformen nicht ganz oder nur mit Versatz schließen. Eine Ursache ist, dass sich die Werkzeuge nur innerhalb gewisser Toleranzen passgenau herstellen lassen. Hinzu kommen der Verschleiß sowie nicht optimal eingestellte Spritzparameter wie zum Beispiel der Einspritzdruck. Grate können optische Makel oder sogar Funktionseinschränkungen der Werkstücke verursachen.

Die automatische Detektion der Grate ist für die Messtechnik eine große Herausforderung. Insbesondere bei spritzgegossenen Bauteilen gilt es, oft auch sehr kleine Grate zu finden. Für die Fertigungsüberwachung sind in kurzer Zeit viele Werkstücke zu bewerten. Da nicht jeder Grat problematisch ist, sollte die automatische Suche anwendungsspezifisch auf bestimmte Werkstückbereiche und Parameter der zu detektierenden Grate eingeschränkt werden können.

Grate und Späne an Kunststoff- oder Metallwerkstücken können mit der Messsoftware WinWerth von Werth Messtechnik in Kombination mit anderen geometrischen Eigenschaften wie Distanzen oder Form- und Lageabweichungen in einem einzigen Messablauf automatisch gemessen werden. Die Graterkennung lässt sich an einem Werkstück einlernen und im Folgenden auf alle mit Computertomografie (CT) gemessenen Werkstücken gleicher Art anwenden.

An dem bei der Messung erzeugten Werkstückvolumen werden zunächst die zu prüfenden Bereiche durch Anwendung von 2D- oder 3D-Fenstern markiert. Diese Fenster stehen als Rechteck oder beliebiges Vieleck, Zylinder und Schlauchfenster zur Verfügung. Höhe, Breite sowie Tiefe oder Durchmesser lassen sich grafisch interaktiv verändern und die Fenster in alle Richtungen rotieren. Mithilfe der Fenster kann der Anwender verschiedene Parameter für unterschiedliche Werkstückbereiche definieren. Es besteht die Möglichkeit, mehrere Fenster zu setzen und anschließend Parameter festzulegen, die für alle diese Fenster gelten. Danach können weitere Fenster mit anderen Parametern gesetzt werden.

Die automatische Graterkennung lässt sich auch offline einlernen. Der Bediener erstellt das Messprogramm beispielsweise in seinem Büro, während das Koordinatenmessgerät in der Fertigung im Einsatz ist. Das erlaubt es, den Messablauf vor der Herstellung des ersten Werkstücks fertigzustellen und dieses sofort zu messen. Hierfür lassen sich die Fenster anhand des CAD-Modells erzeugen, zum Beispiel durch Anklicken einer Linie im CAD-Modell. Das generiert ein Schlauchfenster, dessen Durchmesser ebenfalls direkt in der 3D-Grafik anpassbar ist.

Nachdem der Bediener die gewünschten Fenster gesetzt hat, gibt er die relevante minimale und maximale Gratdicke sowie die zulässige Toleranz für die Gratlänge ein. Formteilfehler, die dünner sind als die minimal definierte Gratdicke, werden nicht berücksichtigt. Die maximale Gratdicke dient zur Unterscheidung von dünnen Werkstückbereichen und sollte deutlich kleiner als diese, aber größer als die zu erwartenden Grate gewählt werden. Als Ergebnis erhält man eine farbcodierte Abweichungsdarstellung des Grates sowie die maximale Gratlänge (Titelbild).

Die Farbcodierung ist individuell wählbar, in der Standarddarstellung kennzeichnen grüne und blaue Bereiche Abweichungen innerhalb der Toleranzen, oberhalb beziehungsweise unterhalb des Sollwerts. Analog stehen rote und violette Bereiche für Abweichungen außerhalb der Toleranzen. Zwei zusätzliche Farbbalken markieren Abweichungen jenseits der roten und violetten Bereiche und damit deutlich außerhalb der Toleranzen (im Bild gelb beziehungsweise dunkelviolett).

Fertigungsbegleitende CT-Messungen bieten sich beispielsweise für Kunststoffwerkstücke an, die in großen Stückzahlen hergestellt werden. Solche Werkstücke finden sich auch häufig in der Verpackungsindustrie. Beispiele sind Joghurtbecher, Flaschendeckel, aber auch Dübel oder Kunststoffgehäuse für die Medizintechnik müssen geprüft werden. Mehrere kleine Werkstücke wie etwa Kunststoffzahnräder können mithilfe von geeigneten Aufnahmevorrichtungen gemeinsam als Gruppe gemessen und nach der Messung durch die Messsoftware automatisch separiert werden. Das verringert die Messzeit auf wenige Sekunden pro Werkstück.

Für die Werkstückgruppe erscheint eine Übersichtsdarstellung in der 3D-Grafik. Auf Wunsch mit CAD-Modell der Aufnahmevorrichtung, was eine schnelle und einfache Zuordnung von Werkstücken außerhalb der Toleranzen zu ihrer Position in der Vorrichtung ermöglicht. Werkstückelemente zeigen den Werkstückstatus, „gut“, „schlecht“ oder „über einer Eingriffsgrenze“, der aus allen bestimmten geometrischen Eigenschaften ermittelt wird. Die Visualisierung erfolgt als farbige Kugel, beispielsweise in grün oder rot in Abhängigkeit von den definierten Toleranzwerten (Bild 1).

Bei Rechtsklick auf ein Werkstückelement öffnet sich eine Auswahlliste mit den Ergebnisdarstellungen für das jeweilige Werkstück. Beispielsweise lässt sich ein weiterer Viewer mit der Messpunktewolke und einer grafischen Darstellung der ausgewerteten Merkmale öffnen. Interaktives Drehen erleichtert die Identifikation von Problemstellen im Vergleich zu einem einfachen 2D-Bild im Messprotokoll. Auch die farbcodierte Abweichungsdarstellung der Grate kann über die Auswahlliste eingesehen werden. Der Zugriff auf das Messprotokoll und gegebenenfalls das Ergebnis eines 3D-Soll-Ist-Vergleichs ist ebenfalls möglich.

Analysemarker ermöglichen eine schnelle visuelle Beurteilung durch automatisch gesetzte Fähnchen mit farbcodierter und alphanumerischer Information. So lässt sich die Gratlänge in definierten Abständen entlang des gesamten Grates anzeigen, etwa alle 0,5 mm. Alternativ kann die gewünschte Anzahl der Markierungen eingegeben werden, sodass unter Berücksichtigung eines Mindestabstands die größten Abweichungen angegeben werden. Es besteht zudem die Möglichkeit, nur die größten Abweichungen nach Innen und Außen oder nur Abweichungen außerhalb der Toleranzen darzustellen.

Werth Messtechnik GmbH  

https://www.werth.de

Ausgabenartikel KU06-22

Farbcodierte Abweichungsdarstellung des Grates mit farbcodierter und numerischer Anzeige der maximalen Gratlänge

Bild 1. Bei Mehr-Objekt-Messungen zeigen die Werkstückelemente den Status und ermöglichen per Mausklick den Zugriff auf die verschiedenen Messergebnisse.

Werth Messtechnik - KU 2022-06

Dipl.-Ing. Tristan Schubert ist Vertriebsleiter CT bei der Werth Messtechnik GmbH, Gießen; <a href="mailto:mail@werth.de">mail@werth.de</a>

Spritzgussteile, allgemein

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Qualitätssicherung Kunststoff

ausgabe 06/2022

ausgabe 05/2022

ausgabe 04/2022

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