Fachkunde Modellbau - Europa-Lehrmittel · 2021. 1. 17. · für den Modellbau wurde durch den...

EUROPA-FACHBUCHREIHEfür metalltechnische Berufe

7., überarbeitete und erweiterte Auflage

RollerBuck Pröm Rödter Wintgens

VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL ·Nourney, Vollmer GmbH & Co. KGDüsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten

Europa-Nr.: 1244X

Fachkunde ModellbauTechnologie des Modell- und Formenbaus

001-006_Titelei:001-006_Titelei 30.03.17 13:18 Seite 1

7. Auflage 2017

Druck 5 4 3 2 1

ISBN 978-3-8085-1370-5

Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.

© 2017 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruitenhttp://www.europa-lehrmittel.de

Satz: Satz+Layout Werkstatt Kluth GmbH, 50374 ErftstadtUmschlag: braunwerbeagentur, 42477 RadevormwaldUmschlagfotos: Volvo Car Germany GmbH, Köln, und RAMPF Tooling Solutions GmbH & Co. KG, GrafenbergDruck: M. P. Media-Print Informationstechnologie GmbH, 33100 Paderborn

Autoren:

Roller, Rolf Dipl.-Ing.(FH), Oberstudienrat Heidenheim

Buck, Volkmar Dipl.-Ing.(FH), Oberstudienrat Heidenheim

Pröm, Manfred Dipl.-Ing., Studiendirektor Stuttgart

Rödter, Hans Dipl.-Ing., Gießereiberatungsingenieur Heidenheim

Wintgens, Rudolf Dipl.-Ing., Gießereikunde Schopfheim

Lektorat und Leitung des Arbeitskreises:Volkmar Buck

Bildentwürfe: Autoren

Fotos: siehe Bild und Textquellenverzeichnis Kapitel 10.2

Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel, Ostfildern


3

Vorwort zur 7. Auflage

Das seit über 30 Jahren eingeführte Standardwerkfür den Modellbau wurde durch den Verlag Euro-pa-Lehrmittel übernommen und erschien imSommer 2003 erstmals vollständig überarbeitetim vierfarbigen Layout als 4. Auflage.

Das vorliegende Buch berücksichtigt die Ausbil-dungsverordnung und den Rahmenlehrplan desAusbildungsberufes Technischer Modellbauer/Technische Modellbauerin. Die Neuordnung desBerufes wurde einerseits in den Zuordnungen derLernfelder sowie in neuen Teilkapiteln wie Karos-seriemodellbau, rechnerunterstützte Verfahren,Lehrenbau und Werkstoffkunde berücksichtigt.Auf eine Gliederung der Inhalte nach Lernfeldernwurde verzichtet. Aus methodischen Gründenwurde die Technische Kommunikation den jewei-ligen Grundlagen und Fachkapiteln zugeordnet.

Die Additiven Fertigungsverfahren wurden in die-ser Auflage überarbeitet. Ebenso wurden die C-Techniken mit CAD, CAM und CAQ auf den aktuel-len Stand gebracht. Eine beiliegende CD enthält Prü-fungsfragen mit Lösungsvorschlägen und Videosmit Verfahrensschritten für die Additive Fertigungsowie Abbildungen und technische Illustrationen.

Wie bereits bei den vorangegangenen Auflagendient das Fachbuch nicht nur als Standardwerk für die Ausbildung des Technischen Modellbauersund der Technischen Modellbauerin, sondern wirdauch in Meisterschulen, Techniker- und Hoch schu -len sowie in der Praxis benutzt. Der Inhalt des Bu-ches, der aus diesem Grunde bereits über denRah menlehrplan der Schulen hinausgeht, hat je-doch aus finanziellen Gründen seine Begrenzung.Trotzdem sind wir für Anregungen bezüglich dernächsten Auflage an [email protected] dankbar.

Durch die neuerliche Unterstützung einiger Unter-nehmen des Modell- und Formenbaus konnte er-reicht werden, dass auch weiterhin ein Fachbuchfür diese Branche zur Verfügung steht.

Diese Sponsoren stellen im Kapitel 10 ihren Be-reich des Modell- und Formenbaus vor.

Herbst 2017 Volkmar Buck

1 Einführung

7…12

3 Fertigung von Modell-einrichtungen

87…128

5 Additive Fertigungs-verfahren

156…168

7 Formenbau

207…240

9 Werkstoffkunde

405…447

2 Grundlagen

13…86

4 Rechnerunterstützte Verfahren

129…155

6 Karosseriemodellbau

169…206

8 Gießereimodellbau

241…404

10 Sponsoren

448…465


4

Zuordnung der Lernfelder nach Inhalten

Die Gliederung der Inhalte wurde auf den Rahmenlehrplan des Ausbildungsberufes Technischer Mo-dellbauer/Technische Modellbauerin für den berufsbezogenen Unterricht der Berufsschule abgestimmt.Die ersten beiden Ausbildungsjahre werden für die Basisqualifikationen des Technischen Modellbausverwendet. In den Lernfeldern 1 bis 10 sind daher die Ausbildungsinhalte für alle Fachrichtungengleich. Die Ausbildung erfolgt ab dem dritten Ausbildungsjahr in den Fachrichtungen Anschauung

– TMB-A –, Gießerei – TMB-G – sowie Karosserie und Produktion – TMB-K+P –, da in den verschiede-nen Fachrichtungen ganz unterschiedliche Produkte hergestellt werden.

Auf eine handlungsorientierte Darstellung mit Informationsphase, Planung, Entscheidung, Ausführung,Anwendungsphase und Bewertung wurde in dem Standardwerk verzichtet, um dies offenzuhalten. DieZuordnung der Lernfelder wurde auf die wesentlichen Inhalte beschränkt.

1. 2. 3. + 4. 3. + 4. 3. + 4.

TMB-A TMB-G TMB-K+P

1 Einführung 11/16

2 Grundlagen 1 6/9/10

3 Fertigung von Modelleinrichtungen 2 7

4 Rechnerunterstützte Verfahren 13/14/15 13/15 12/14/16

5 Rapid Prototyping 8

6 Karosseriemodellbau 11/13/15

7 Formenbau 3 14

8 Gießereimodellbau 3/4 7 11/12/16

9 Werkstoffkunde 5 12

Kapitel des Fachbuches

Ausbildungsjahr

Zuordnung der Lernfelder


5Inhaltsverzeichnis

1.1 Geschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2 Gießereimodellbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.3 Formenbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.4 Karosseriemodellbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.5 Anschauungsmodellbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1 Einführung


5 Additive Fertigungsverfahren


2 Grundlagen

3 Fertigung von Modelleinrichtungen

2.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2 Spanende Bearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2.1 Keil als Werkzeugschneide . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.2.2 Winkel an der Werkzeugschneide . . . . . . . . . . . 142.3 Holzbearbeitungswerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . 152.3.1 Hobel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152.3.2 Beitel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.3.3 Handsägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.3.4 Werkzeuge zum Bohren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.3.5 Feilen und Raspeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.4 Metallbearbeitungswerkzeuge . . . . . . . . . . . . . 242.4.1 Meißel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.4.2 Sägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.4.3 Spiralbohrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.4.4 Senker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.4.5 Reibahle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.4.6 Gewindeschneidwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . 272.5 Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.5.1 Holzbearbeitungsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . 292.5.1.1 Kreissägemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.5.1.2 Bandsägemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.5.1.3 Hobelmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392.5.2 Modellbaumaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.5.2.1 Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452.5.2.2 Drehmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492.5.2.3 Schleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.5.2.4 Bohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602.6 Mess- und Anreißtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.6.1 Prüfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.6.2 Messmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.6.3 Prüfmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.6.4 Anreißtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662.7 Fügeverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692.7.1 Einteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692.7.2 Gewinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 692.7.3 Stiftverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.7.4 Löten und Schweißen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712.8 Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732.8.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 732.8.2 Stromkreis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 742.8.3 Stromarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762.8.4 Spannungserzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 762.8.5 Elektrische Unfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 772.9 Steuerungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792.9.1 Steuern und Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792.9.2 Pneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802.9.3 Hydraulik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1294.2 CAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1324.3 CNC-Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1344.3.1 Vorteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1344.3.2 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1344.3.3 Koordinatensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1354.3.4 Numerische Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 1354.3.5 Programmieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1364.3.6 Bildzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1364.3.7 Bemaßungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1374.3.8 Bezugs- und Nullpunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1374.3.9 Arbeitsmöglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1384.3.10 Vermessen von Werkzeugen . . . . . . . . . . . . . . 1394.3.11 Programmbeispiele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1404.3.12 5-/3-Achsfräsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1414.3.13 CNC-Werkzeugfräsmaschine . . . . . . . . . . . . . . 1424.3.14 HSC-Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1434.3.15 Schichtfräsmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1444.4 Erodiermaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1464.4.1 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1464.4.2 Wirkungsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1464.4.3 Maschinenaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1464.4.4 Erodierverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1474.4.5 Elektrodenherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1474.4.6 Programmierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1484.5 Rechnerunterstützte Messverfahren . . . . . . . 1494.5.1 Messmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1494.5.2 Messsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1504.5.3 Messen von Regelgeometrien . . . . . . . . . . . . . 1514.5.4 Messen von Freiformflächen . . . . . . . . . . . . . . 1524.5.5 Flächenhafte 3-D-Messtechnik . . . . . . . . . . . . . 1534.6 Wiederholungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

3.1 Holzmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873.1.1 Holzverbindungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 873.1.2 Anwendungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 963.2 Kunstharzmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.2.2 Vorarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1083.2.3 Verfahren mit Gegenformen . . . . . . . . . . . . . . . 111

5.1 Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1565.2 Erzeugung der Schichtebenen . . . . . . . . . . . . . 1575.3 Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1585.3.1 Prototypenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1585.3.2 Übersicht der Fertigungsverfahren . . . . . . . . . 1585.3.3 Stereolithographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1595.3.4 Laser-Sintern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1605.3.5 3-D-Printing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1615.3.6 3-D-Druckverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1625.3.7 3-D-Druckverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1635.3.8 FDM-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1655.3.9 LOM-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1665.3.10 3-D-Keltool-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1675.3.11 Vakuumgießen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1685.4 Wiederholungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

6.1 Modellarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1696.1.1 Karosseriemodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1696.1.2 Designmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

3.2.4 Verfahren ohne Gegenformen . . . . . . . . . . . . . 1223.2.5 Unfallverhütung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1233.2.6 Mischungsverhältnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1233.2.7 Kurzzeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1233.3 Schaumstoffmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1253.3.1 Trennverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1253.3.2 Zerspanungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1263.3.3 Kleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128


6 Inhaltsverzeichnis

7.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2077.2 Kokillen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2087.2.1 Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2087.2.2 Formwerkzeug Kokille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2087.2.3 Niederdruck-Kokillengießen . . . . . . . . . . . . . . . 2127.3 Druckgusswerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2137.3.1 Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2137.3.2 Vorteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2137.3.3 Druckgießmaschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2147.3.4 Druckgießwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

Wiederholungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2177.4 Spritzgießwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2187.4.1 Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2187.4.2 Spritzgießmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2197.4.3 Spritzgießwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2207.5 Formen aus Normalien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2327.6 Schäumwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2357.7 Warmumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2377.7.1 Vakuumumformung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2377.7.2 Hohlkörperblasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

7 Formenbau

8 Gießereimodellbau

8.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2418.1.1 Werdegang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2418.1.2 Formherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2438.1.3 Gießereimodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2448.1.4 Farbkennzeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2468.1.5 Modellzugaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2478.1.6 Teilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2518.1.7 Gießereitechnisches Zeichnen . . . . . . . . . . . . . 2538.2 Formtechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2648.2.1 mit Dauermodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2658.2.1.1 Handformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265

9 Werkstoffkunde

9.1 Werkstoff Holz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4059.1.1 Verwendung im Modellbau . . . . . . . . . . . . . . . 4059.1.2 Entstehung von Holz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4059.1.3 Stammquerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4069.1.4 Holzschnitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4069.1.5 Holzeigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4079.1.6 Holztrocknung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4099.1.7 Holzqualität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4109.1.8 Plattenförmige Holzwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . 4129.2 Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4149.2.1 Anwendungsgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4149.2.2 Vor- und Nachteile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4149.2.3 Chemie der Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4159.2.4 Kunststoffherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4169.2.5 Physikalisches Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4179.2.6 Kunstharzsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4189.2.7 Klebstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4199.2.8 Modelllacke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4229.2.9 Spachtel und Kitte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4239.2.10 Trennmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4239.3 Metalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4249.3.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4249.3.2 Normung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4259.3.3 Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4269.3.4 Gusseisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4279.3.5 Temperguss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4319.3.6 Schneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4329.3.7 Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4359.3.8 Gussfehler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4409.3.9 Werkstoffprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4439.3.10 Korrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446

10 Sponsoren

10.1 Werbeseiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44810.2 Bild- und Textquellennachweis . . . . . . . . . . . . 47810.3 Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481

8.2.1.2 Handmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2698.2.1.3 Maschinenformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2798.2.1.4 Modellplatten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2988.2.2 mit verlorenem Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3098.2.2.1 mit Schaumstoffmodellen. . . . . . . . . . . . . . . . . 3098.2.2.2 Feingießverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3178.3 Formen mit Kernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3228.3.1 Kernarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3228.3.2 Kernlagerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3308.3.3 Kernmarkenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3338.3.4 Kernsicherungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3388.3.5 Kernherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3488.3.6 Kernformwerkzeuge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3618.3.7 Kernlehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3788.4 Formstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3798.5 Einguss- und Speisertechnik . . . . . . . . . . . . . . 3858.5.1 Eingusssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3858.5.2 Speisersysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3908.6 Normen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3948.6.1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3948.6.2 Systematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3948.6.3 VDG-Merkblätter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3958.6.4 Übersicht DIN EN 12890 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3958.6.5 Neue Inhalte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3968.6.6 Güteklassenabhängigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 3978.6.7 Güteklassen von Kernkästen. . . . . . . . . . . . . . . 3978.6.8 Gütemerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3988.6.9 für Vollformverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4028.6.10 für Feingießen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

6.1.3 Datenkontrollmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1716.1.4 Referenzmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1716.1.5 Cubing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1726.1.6 Funktionscubing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1726.1.7 Attrappen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1736.1.8 Mock-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1736.1.9 Ergonomiemodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1736.1.10 Show-Car . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.1.11 Erstmuster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.1.12 Formhilfswerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1746.1.13 Anlagemodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1756.2 Prüfhilfsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1756.2.1 Messaufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1756.2.2 Prüflehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1766.2.3 Vorrichtungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1786.3 Prozesskette . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1796.3.1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1796.3.2 Datenkontrollmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1796.3.3 Prozessschritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1806.4 Herstellung von Karosseriemodellen . . . . . . . 1846.4.1 Aufbaumöglichkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1846.4.2 Finish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1876.5 Einteilung nach Kontur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1886.6 Koordinatensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1896.7 Herstellung der Karosserieteile . . . . . . . . . . . . 1906.7.1 vom Karosseriemodell zum Karosserieteil . . . 1906.7.2 Fertigung der Karosserie-Blechteile . . . . . . . . . 1926.8 Fachbegriffe nach DIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1976.9 Wiederholungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1996.10 Technische Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . 200


153Rechnerunterstützte Verfahren

Optische 3-D-Koordinatenmesstechnik

Optische 3-D-Koordinatenmesstechnik ermöglichteine vollflächige Messtechnologie, mit der eineschnelle Bewertung von kompletten und kom -plexen Bauteiloberflächen (Bild 1) durchführbarwird.

Auf der Basis des Triangulationsprinzips (optischeAbstandsmessung) projiziert das System einStreifenmuster auf die Oberfläche des Objektsund erfasst es mit zwei Kameras. Der Computerberechnet automatisch die 3-D-Koordinaten für je-den Kamerapixel der gescannten Oberfläche mithöchster Genauigkeit, wobei mehrere MillionenPunkte gemessen werden können. Eine Einzel-messung dauert wenige Sekunden und wird automatisch in ein gemeinsames Koordinatensystemüberführt. Durch die Kombination aus der Streifenprojektion und dem Stereokamera-System wirdwährend des laufenden Messvorganges jede Einzelmessung permanent auf Kalibrierung, Sensorbe-wegung und Umgebungsänderung kontrolliert, die die Messungen beeinflussen könnten. Die Ober-fläche kann durch Drehen des Bauteils oder das Verschieben des Sensors aus verschiedenen Perspek-tiven vollständig erfasst und vermessen werden.

Der gewonnene STL-Datensatz (Surface Tesselation Language) steht anschließend sofort für weitereProzesse wie die Qualitätskontrolle, Rapid Manufacturing (Rapid Prototyping, CNC-Fräsen) oder Reverse Engineering bereit.

Eine Modellplatte mit einfacher Geometrie kann in ca. fünfzehn Minuten vollständig digitalisiert unddurch eine Inspektionssoftware mit CAD-Daten verglichen werden. Die Bauteilprüfung wird damit we-sentlich beschleunigt. Die leichtverständliche farbige Abweichungsgrafik bietet zudem eine bessereVisua lisierung und Lokalisierung problematischer Bereiche.

Software für 3-D-Daten

Die Software beinhaltet eine Reihe von Funktionen, die speziell auf die Gießereiindustrie abgestimmtsind (Bild 2). Das ermöglicht eine durchgängige Qualitätssicherung ohne den Einsatz zusätzlicher Aus-wertepakete. Neben der vollflächigen Form- und Dimensionsanalyse und dem Vergleich mit CAD-Mo-dellen beinhaltet die Software die Berechnung von Materialstärken zur Kontrolle von Wanddicken undausreichender Zugabe für die weitere Bearbeitung.

Kap

itel

4

Bild 1: 3-D-Koordinatenmesssystem für die vollflächige

Bauteilvermessung (ATOS Triple Scan)

4.5.5 Flächenhafte 3-D-Messtechnik

Bild 2: Inspect Professional Software zur Auswertung von 3-D-Daten

129-155_Kapitel_04:129-152_Kapitel_04 30.03.17 12:12 Seite 153


Neben der Prüfung der Position und Größe vonRegelgeometrien sowie dem Einsatz virtuellerSchieblehren stehen Inspektionsschnitte mit Tole-ranzband ebenso zur Verfügung wie klassische 2-D-Bemaßungswerkzeuge. Das Referenzpunkt -system ermöglicht zudem die Überprüfung vonTrennflächen auf Versatz, Passung und Form-schluss von Formhälften. Für die Dokumentationund weitere Datenverarbeitung beinhaltet dieSoftware umfangreiche Berichts- und Dokumen-tationsfunktionen zur Erstellung von Standard-protokollen oder kundenspezifischen 3-D-Messbe-richten (Bild 1).

Ergebnisse und Abweichungen können in ver-schiedene Formate wie z.B. Excel, PDF, XML, CSVexportiert werden. Durch den parametrischenKern der Software gibt es zeitlich keinen Unter-schied mehr zwischen einer Einzel- oder Mehr-fachauswertung bei wiederkehrenden Messauf-gaben.

Kontrolle im gesamten Prozess

Der Einsatz der optischen Messtechnik ist nicht nur zur Prüfung von Gussteilen relevant. Vielmehr stei-gert die Integration optischer Messsysteme in fast allen Herstellungsstufen die Prozesssicherheit. Siebietet zudem deutliche Zeit- und Kostenvorteile bei gleichzeitiger Realisierung kurzer Liefertermineund Senkung des Ausschussanteiles. Die optische Messtechnik unterstützt und beschleunigt jedochfast alle Bereiche vom Modell- und Werkzeugbau, über die Formerei/Kernmacherei bis hin zum Erst-musterbericht und der Optimierung der CNC-Bearbeitung (Bild 2).

So zeigt beispielsweise der Soll-/Ist-Vergleich des Fräsergebnisses an einem Kernformwerkzeug zumCAD-Modell, dass in den Innenradien durch den Fräserradius noch zu viel Restmaterial vorhanden ist.Für den Bearbeiter ist deutlich zu erkennen, welche Kernmarkenbereiche noch kantig nachgearbeitetwerden müssen (Bild 2).

Die Messberichte sind einfach zu verstehen und erforderliche Korrekturmaßnahmen erklären sichdurch die Farbgebung von selbst. Mehrere seitenstarke Tabellenprüfberichte schrumpfen so auf wenige Bilder und Funktionsmaße zusammen. Das ist ein unschätzbarer Vorteil sowohl während derEntwicklung als auch für die Erstbemusterung.

Kap

itel 4

Bild 1: Einsatz der optischen Messtechnik

Bild 2: Kontrolle von Fräsergebnissen durch den Soll-/Ist-Vergleich an einem Kernformwerkzeug


175Karosseriemodellbau

Kap

itel

6

6.1.13 Anlagemodell

Früher wurden als Hilfsmittel diejenigen Negativ-und Positivabgüsse bezeichnet, die über das Ur-modell hinaus notwendig waren, um die Werk-zeuge für die Karosserieherstellung zu fertigen.

Da Kopiermodelle in der Prozesskette überflüssiggeworden sind, hat nur noch das Anlagemodell,

auch Ziehanlage genannt, bei den Hilfsmittelneine Bedeutung (Bild 1). Es stellt als Anschau-ungsmodell die Arbeitsgänge zur Herstellungeines Karosserieteils dar. Das sind Tiefziehen, Ab-kanten, Beschneiden, Lochen und Nachformen(Nachschlagen). Ein Anlagenmodell unterschei-det sich geringfügig vom Karosseriemodell, da je-der Arbeitsgang gewisse arbeitstechnische Ab-weichungen zum Karosseriemodell, wie z.B. beimZiehen, Zugaben für den Blechhalter, erfordert. ImAnlagenmodell sind gegenüber dem Karosserie-modell bereits diese Abweichungen enthalten.

Nicht zu verwechseln mit einem Anlagenmodellist das Gießereimodell des Werkzeugs.

6.2 Prüfhilfsmittel

Bauteile im Karosseriebau prüft man mithilfe vonMessaufnahmen und Prüflehren. Durch dieseHilfsmittel wird festgestellt, ob eine bestimmteLänge, Winkel oder Form eines Karosseriebau-teils durch die Maß- und Formverkörperung ein-gehalten wird.

6.2.1 Messaufnahme

Eine Messaufnahme (Bild 3) ist ein Hilfsmittel zurAufnahme von Bauteilen. Der Grundaufbau er-folgt über eine Grundplatte, meistens eine Alumi-niumplatte, und beinhaltet den Basisbezug zumFahrzeugkoordinatensystem (X/Y/Z) in Form vonBasisbuchsen oder Basisflächen. Um ein Werk-stück-Koordinatensystem „rechnerische Ausrich-tung“ zu erzeugen, muss in drei Achsen eine Fest-legung erfolgen. Es wird üblicherweise durch diesogenannte „3-2-1-Ausrichtung“ erreicht.

Auf eine Eigensteifigkeit der Grundplatte mussnicht geachtet werden, da der Einsatz nur aufMessplatten stattfindet. Die Bauteilaufnahmebzw. -ausrichtung erfolgt über vordefinierte RPS-Aufnahmepunkte (Referenzpunktsystem), Bild 4.

Für die Aufnahme müssen mindestens drei Flä -chenanlagen vorhanden sein, um das Bauteil de-finiert vor Verdrehung halten zu können.

Bild 1: Anlagemodell (Ziehanlage eines Kotflügels)

Bild 2: Konventionelle Prüflehre für Seitenteil

Bild 3: Messaufnahme für eine Dachverkleidung

Bild 4: Bauteilaufnahme im RPS-System



6.2.2 Prüflehren

Prüflehrenvorrichtungen

dienen vorrangig der schnellen visuellen Prüfungder Lage und des Verlaufs bestimmter Kontureneines Bauteils (Bild 1). Hierzu werden die Bauteile,analog der Messaufnahme, an den festgelegtenRPS-Punkten (Referenzpunktsystem) in der Prüf-vorrichtung fixiert. Eine maßliche Konturabwei-chung am Bauteil wird durch Prüfmöglichkeitenwie Lehrenluft (LL), ergänzende Mess flächen(EM), Sichtkanten (SK) geprüft.

Bohrungen können mit Prüfdornen auf Form- undLagetoleranz geprüft werden. Der Durchmesserdes Prüfdorns wird in der Regel aus Kleinstmaßder Bohrung (Durchmesser abzüglich Toleranz),abzüglich der Lagetoleranz gefertigt und mit derISO-Passung h7 versehen.

Messuhren

In die Prüfvorrichtung (Bild 2) werden Messuhren-aufnahmen eingesetzt, die einen definierten,senkrechten Abstand zum Messpunkt haben. DerMesspunkt wird mithilfe von Messuhren ermitteltund die vorhandene Maßabweichung des Mess -punktes kann direkt abgelesen werden. Die einge-setzten Messuhren müssen in das Prüfmittelüber-wachungssystem aufgenommen werden.

Konturschablone

Die Konturschablone stellt das Negativ oder Posi-tiv einer Flächenschnittlinie dar. Der Konturver-lauf wird mit einer definierten Lehrenluft (ca. 5 mm) versehen. Die Konturschablone (Bild 3)wird durch geeignete Positionierelemente an derPrüflehre befestigt. Durch Abschätzen des opti-schen Lichtspalts oder Ausspionieren mit Mess-Normalien (Gut-/Schlecht-Bolzen) wird die Konturgeprüft.

Handlehren werden eingesetzt, wenn das darzu-stellende Bauteil ein Einlegen des Prüflings er-schwert bzw. nicht ermöglicht.

Durch den Prüfeinsatz in Ausschnitten kann so-wohl der Ausschnitt selber, als auch das Zusam-menspiel mit dem angrenzenden Bauteil ermitteltwerden (Bild 4). Mit einer Handlehre kann dieLage von Bohrungen und Stiftlöcher zueinanderkontrolliert werden, wobei aber mindestens eineBohrung in der Prüfvorrichtung auf ihre Lage zum Fahrzeugkoordinatennetz geprüft werdenmuss.

Kap

itel 6

Bild 1: Lehre mit Streifenmodellen

Bild 2: Prüfvorrichtung mit Messuhren

Bild 3: Lehre mit Cubingnachstellung und Kontur -

schablone

Bild 4: Handlehre


177Karosseriemodellbau

Streifenmodelle sind mindestens 30 mm breiteNennmaßmodelle der Nachbarbauteile im Fugen-bereich und werden an der Prüfvorrichtung fi-xiert. Sie erlauben die visuelle Begutachtung desFugenspaltes und des Strackübergangs.

Aufbau von Prüflehren

Der Grundaufbau erfolgt über eine eigensteifeGrundplatte und beinhaltet den Basisbezug zumFahrzeugkoordinatensystem (X/Y/Z) analog derMessaufnahmen in Form von Basisbuchsen oderBasisflächen inklusive Basisbeschriftung.

Die Prüfaufbauten können sowohl aus Alumini-umhalbzeug oder -guss bzw. aus Kunststoffblock-material hergestellt werden. Mit Lehrenluft (LL)wird der Spalt zwischen Prüfteil und Prüfflächebezeichnet (Bild 1). Je nach Toleranz liegt beiformgenauen Anschlussteilen ein Spaltmaß vonca. 1 mm und bei Zusammenbau-Prüfvorrichtun-gen (ZB) bis ca. 5 mm vor.

Die Sichtkante (SK) ist die Darstellung des Ab-schlusses einer Bauteilkante am Prüfmittel mit-hilfe einer senkrecht zum Flansch konstruiertenFläche (Bild 2). Sie wird insbesondere für Be-schnittprüfungen oder für große Bohrungen ein-gesetzt.

Eine ergänzende Messfläche (EM) ist der Fortver-lauf einer Flächenkontur eines Bauteils als Ebeneauf die Prüfvorrichtung. Es kann zwischen drei Ar-ten der ergänzenden Messflächen unterschiedenwerden (Bild 3):

EM-T (tangential), EM-Netz (parallel zum Koordi-natennetz) und EM-TN (tangential und parallelzum Koordinatennetz).

Vorteile

• qualitative, schnelle Aussage

• unabhängig vom Einsatzort

• keine Koordinatenmessmaschine (KMG)

• kein hochqualifiziertes Personal

Nachteile

• keine maßliche Aussage (außer bei Messuhreneinsatz)

• Qualität vom Bedienpersonal abhängig

Kap

itel

6

EM

SK

90°

90°LL

LL

Bild 1: Darstellung der Lehrenluft

Prüfling

15 mm

SK eingeschlagenoder eingraviert

SK

LL eingeschlagenoder eingraviert

Bild 2: Beschnittprüfung

Netz

EM-Netz

Netz

30 mmLL

Bild 3: Beschnittprüfung


Fachkunde Modellbau - Europa-Lehrmittel · 2021. 1. 17. · für den Modellbau wurde durch den...

Documents

Transcript of Fachkunde Modellbau - Europa-Lehrmittel · 2021. 1. 17. · für den Modellbau wurde durch den...