Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit ...

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Werkzeug- und Formenbautage

Stefan Saalfeld | 11.10.2019

Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik

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Agenda

Spritzguss-Prozesskette2

ATOS Grundlagen3

Live-Vorführung GOM Software 4

3D-Testing5

GOM – Präzise industrielle 3D-Messtechnik1

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GOM

Präzise industrielle 3D-Messtechnik

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GOMs Expertise in optischer 3D-Messtechnik

GOM entwickelt, produziert und vertreibt Software, Maschinen und Anlagen für die industrielle und automatisierte 3D-Koordinatenmesstechnik, 3D-Computertomografie und 3D-Testing.

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3D-Koordinatenmesstechnik mit ATOS

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GOM hat Technologien der automatisierten Messtechnik in 3D-Messmaschinen integriert, die viele verschiedene Anwendungsbereiche und Bauteilgrößen abdecken.

ATOS ScanBox

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3D-Koordinatenmesstechnik mit GOM CT

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Photogrammetrischer Computertomograph

225-kV-Röntgenquelle

3k-Detektor

Messfeld: Ø:240mm H:400mm

Photogrammetrische Kalibrierung

Temperature Balancing

5-Achs-Kinematik

GOM CT


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3D-Testing

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GOM Software

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GOM Zentrale und Hubs

Zentrale

Braunschweig, Germany

GOM Hubs

∙Shanghai, China

∙Charlotte, USA

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GOM Metrology Network

1.200 Messtechnik-Spezialisten

60 Niederlassungen weltweit

Kontinuierliches Wachstum auf 600 Mitarbeiter in GOM Gruppe

GOM Gruppe mit8 eigenen Niederlassungen

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GOM und ZEISS – Gemeinsame Entwicklung zu einem Produktivitäts-Enabler

Carl ZeissIndustrielle

Messtechnik GOM

IQS RMS

Carl Zeiss Microscopy

SMTSemiconductor Manufacturing

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IQRIndustrial Quality & Research

COMConsumer Markets

MEDMedical Technology

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3D-Koordinatenmesstechnik

Kombiniertes Portfolio GOM und ZEISS

CMMsOptische und Multisensor-

Messmaschinen Form & Oberflächen

3D-Testing Computertomografie

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Automobilhersteller: u. a. Audi, Bentley, BMW, Chrysler, Daihatsu, Daimler, Fiat, Ford, General Motors, Groupe PSA,

Honda, Hyundai, Jaguar Land Rover, McLaren, Mitsubishi, Nissan, Opel, Porsche, Renault, Rolls-Royce, Škoda, Subaru, Suzuki, Tata, Toyota, Vauxhall, Volkswagen, Volvo

Automobilzulieferer: u.a. Adient, Autoliv, Automotive Lighting, Bosch, Bridgestone, Brose, Continental, Delphi, Dräxlmaier,

Faurecia, Goodyear, Grupo Antolin, Hella, Johnson Controls, Joyson Safety Systems, Key Safety Systems, Magneti Marelli, Plastic Omnium, Polytec Group, Promens Zevenaar, Schaeffler, Schuler, Toolcraft, Valeo, Varroc Lighting, Vibracoustic, Vredestein, Werkzeugbau Siegfried Hofmann, Yanfeng

Materialhersteller: u. a. 3M, BASF, Clemson University, Daikin, DIK Kautschuktechnologie, Dow Chemical, Faserinstitut

Bremen, Fraunhofer (ICT), Hitachi Chemical, Hutchinson, IMA Dresden (Materialforschung und Anwendungstechnik), Inegi, ITRI, Kangde Composite, Kö-Chemie, Lanxess, LG Chem, National Research Council (AMTC), Polymer Competence Center, Polytec Group, RWTH Aachen (IKV), Sabic, Solvay Group, Sumitomo, Toray Group, Wintec

Medizintechnik: u. a. Aesculap, Altay Scientific, BASF, Celon Pharma, CeramTec, Cochlear, Coloplast, Cyberdyne, Daiken

Medical, Dentsply, DePuy Synthes, Edap, Fresenius, Fresenius, Gerresheimer, GN Hearing, Knudsen Plast, Materialise, Medtronic, Novo Nordisk, Olympus, Phoenix Mecano, Planmeca, Promed, Radiometer, Sahva, Sarstedt, Sartorius, SHL Group, Stratec Biomedical, Symbios, Synbone, West Pharmaceutical Services, Johnson & Johnson, Terumo, Zimmer Biomet

Konsumgüter: u. a. Adidas, Stanley Black & Decker, Brother, BSH Group, Busch-Jäger, Canon, Daikin, Danfoss, Dyson,

Electrolux, Fischer-Price, Foxconn, Garmin, GE Appliances, Geberit, Green Point, HP, Hilti, Hitachi, Huawei, IKEA, JVC Kenwood, Lego, LG, Logitech, Makita, Microsoft, NEC Group, Nike, Olympus, Panasonic, Philips, Pioneer, Playmobil, Procter & Gamble, Samsung, Sharp, Sony, Stihl, Toshiba, Tupperware, Vaillant, Velux, YKK Zipper

Kundenauszug Spritzguss und Kunststoff

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Agenda


ATOS Grundlagen3


3D-Testing5


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Zeit für Produkt-Entstehungs-Prozess

Materialkennwerte BelastungstestsKonstruktion CAD

Formen- & Werkzeugbau

Simulation Bauteile Zusammenbau

Der Prozess wird zunehmend zeitlich gestrafft.

Material-kennwerte

BelastungstestsKonstruktion CAD

Formen- & Werkzeugbau

Simulation Bauteile Zusammenbau

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GOM-Lösungen vereinfachen komplexe Messaufgaben in der Produktentwicklung und Produktion

∙ Verkürzung der Entwicklungszeiten

∙ Erhöhung der Produktqualität

∙ Verbesserung der Qualitätssicherung über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes

Qualitätssicherung in der Spritzguss-Prozesskette

Materialkennwerte CAD / PMI Simulation Werkzeugbau & Elektrodenfertigung

Spritzgussteile Serienprüfung Zusammenbau & Belastungstests

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Agenda




3D-Testing5

ATOS Grundlagen3

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Optischer 3D-Scanner für die dreidimensionale Bauteilvermessung und -inspektion

Unabhängig von Objektgröße, Oberflächenbeschaffenheit und Bauteilkomplexität

Vollflächige Bauteilbeschreibung und präzise 3D-Koordinaten

Flächenhafte Bauteilvermessung

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Flexibles Sensorkonzept

Ein Sensorkopf | Modulares DesignStationär | Mobil

Flexibel skalierbare Messfelder

Klein bis groß

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GOM Taster kombiniert flächenhafte und Einzelpunkt Messung

∙ Schneller Prozess, da alle Messungen mit einem System

∙ Alle Auswertungen (flächenhaft und taktil) direkt in der ATOS Software

Optisch und taktil in einem System

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Ein Sensorkopf | Modulares Design

Mobil – Stationär – Automatisiert

Mobiles Messsystem Stationäres Messsystem Automatisiertes Messsystem

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Messablauf in drei einfachen Schritten

3D Form- und Maßanalyse mit ATOS

Schritt 1Digitalisierung

Schritt 2Auswertung

Schritt 3Prüfbericht/Tabelle

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3D-Messdaten für Folgeprozesse

ATOS liefert 3D-Netze (STL)

Auflösung feinster Details

Messung kleiner Radien

CNC-Bearbeitung

Daten für Folgeprozesse

Qualitätskontrolle

Additive Fertigung

Flächenrückführung

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Grundkonzept Inspektionssoftware

Auswerte-Workflow

Soll-Daten(CAD/STL = Musterteil, Messpläne, FTA)

Ist-Daten

(Meshes, Punktewolken)

Ausrichtung Ist-Daten gegen Soll-Daten

(RPS, 3-2-1, Best-Fit)

Vergleich/Prüfung

(Fläche, Schnitte, Koordinaten, Form/Lage, Toleranzen)

Prüfberichte

(Diagramme, Tabellen, Freier Viewer)

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GOM Inspect Software

Ausrichtungen

GOM Inspect Professional beinhaltet

Alle Standard-Ausrichtungen

∙ RPS-Ausrichtung

∙ Hierarchische Ausrichtung auf Basis von Geometrieelementen

∙ Referenzpunkte

∙ Verschiedene Best-Fit-Verfahren

∙Lokales Best-Fit

∙Globales Best-Fit

∙ Lokale Koordinatensysteme

Kundenspezifische Ausrichtungen

∙ Balanced Beam

∙ Equalized Nested

Unterschiedliche Ausrichtungen können parallel vorgehalten und verwaltet werden

Lokale Best-Fit-Ausrichtung RPS-Ausrichtung

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Soll-Ist-Vergleich

Polygonnetz beschreibt Freiformflächen und Regelgeometrien

Abgleich erfolgt durch

∙ Flächenvergleich mit Zeichnung

∙ Direkt mit CAD-Datensatz

Software realisiert

∙ 3D-Analyse von Oberflächen

∙ 2D-Analyse von Schnitten und Punkten

CAD-basierte Generierung von Regelgeometrien

∙ Linien

∙ Ebenen

∙ Kreise

∙ Zylinder

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Form- und Lage-Analyse

Stellt funktionalen Aspekt des Bauteiles in Vordergrund

∙ Im Gegensatz zur reinen Maßanalyse

Entsprechende GD&T-Elemente sind

∙ Planarität

∙ Parallelität

∙ Zylindrizität

∙ Position

Normgerechte Betrachtungsweisen sind möglich

∙ Zweipunktmaße

∙ Maximale Material-Bedingung

∙ Positionstoleranz im lokalen Bezug- und Koordinatensystem

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Trend-, SPC- und Deformationsanalyse

Parametrik ermöglicht

∙ Umsetzung der Trendanalyse für Mehrfachauswertung

∙ Statistische Prozesskontrolle (SPC)

∙ Deformationsanalyse

Vollflächige Auswertung von mehreren Teilen/Stufen innerhalb eines Projekts möglich

Funktionalitäten für die Ermittlung statistischer Analysewerte wie

∙ Cp

∙ Cpk

∙ Pp

∙ Ppk

∙ Min

∙ Max

∙ Avg

∙ Sigma

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CT-Datenimport

Import und Analyse von CT-Daten in GOM Inspect

∙ Native Formate: *.vgi, *.vgl, *.pcr, *.exv, *.rek

Import von CT-Datenformaten per Drag & Drop

Die Software identifiziert unterschiedliche Materialien

Import von einzeln gescannten Materialien

Import von Datensätzen mit mehreren Objekten, die gleichzeitig mit einem CT aufgenommen wurden

Kostenlose GOM Inspect Software

Import und Analyse von CT-Daten möglich

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Punktbasierte Inspektion

Auswertungsfunktion auch für Punktewolken anwendbar

Bestimmung von Abständen

Vergleich der Punkte zum CAD-Modell

Erzeugung mehrere Geometrieelemente durch Anwendung der Konstruktions-funktionen

Überprüfung erzeugter Elemente bzgl.

∙ Maßhaltigkeit

∙ Form- und Lage-Toleranzen

∙ Ebenheit

∙ Rundheit

∙ Position

∙ Neigung

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Reporting

Berichterstellung mit

∙ Snapshots

∙ Bildern

∙ Tabellen

∙ Diagrammen

∙ Texten

∙ Grafiken

Ergebnisse auf Benutzeroberfläche darstellen/bearbeiten

Messergebnisse in PDF exportierbar

Kundenspezifische Vorlagen wiederverwendbar

Jede im Report gespeicherte Szene im 3D-Fenster anschaubar

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Agenda



ATOS Grundlagen3

3D-Testing5


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GOM Software „Live“

Elektrodeninspektion

Werkzeugprüfung

Digitaler Zusammenbau

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GOM Software „Live“

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Agenda



ATOS Grundlagen3


3D-Testing5

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GOM-Lösungen vereinfachen komplexe Messaufgaben in der Produktentwicklung und Produktion

∙ Verkürzung der Entwicklungszeiten

∙ Erhöhung der Produktqualität

∙ Verbesserung der Qualitätssicherung über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes

Qualitätssicherung in der Spritzguss-Prozesskette

Materialkennwerte CAD / PMI Simulation Werkzeugbau & Elektrodenfertigung

Spritzgussteile Serienprüfung Zusammenbau & Belastungstests

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Oberflächendehnung Kunststoff-Papierklammer

∙ Haupt- und Nebenformänderung

∙ Dehnung in X und Y, Scherung

∙ Dickenabnahme

∙ Dehnraten für alle Dehnungen

Ergebnisse

∙ Viermalige Belastung (manueller Hebel)

∙ Dehnunsspannung (Stellen mit höchster Dehnung)

∙ 3D Visualisierung, Bildserien, Punkte,…

∙ Diagramme, Statistikdaten, Exporte,…

Kontrolle und Optimierung von

∙ Vorhersage von Materialversagen

∙ Verifikation mit der FEM Simulation

∙ Sichere und schnelle Produktentwicklung

Bauteiltests Papierklammer – Dehnung

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3D-Bewegungs- und Beschleunigungsanalyse

Lüfterrad von Automobil-Kühlerlüfter

∙ 3D Verschiebung und Verformung

∙ Geschwindigkeit und Beschleunigung

∙ 6DoF Analysen

∙ Schwingungsanalyse

Verformungsmessung an rotierendem Bauteil

∙ Hochlauf auf 1.800 U/min

∙ Temperaturbeaufschlagung

Bauteiltests Lüfter – Verformung

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3D-Bewegungs- und Beschleunigungsanalyse

Lüfterrad von Automobil-Kühlerlüfter

∙ 3D Verschiebung und Verformung

∙ Geschwindigkeit und Beschleunigung

∙ 6DoF Analysen

∙ Schwingungsanalyse

Ergebnisse

∙ Stehendes Bild durch getriggerte Messung (6 Lüfterblätter, 1 Messung / Umdrehung)

∙ Ca. 1mm Verformung bei 20°C & 1.800 U/min

∙ Ca. 2mm Verformung bei 50°C & 1.800 U/min

Optimierung von

∙ Ursachenanalyse (Geräusche, Schwingungen)

∙ Bauteilauslegung und -festigkeit

∙ Material / Materialkombinationen

∙ Befestigungskonzepten

Bauteiltests Lüfter – Verformung

Z-Verformung beim Hochlauf (Temperatur 20°)

Z-Verformung beim Hochlauf (Temperatur 50°)


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Bauteiltests Werkzeug – Verformung

© TU Chemnitz

Messaufbau in Situ Bewegung der Werkzeughälften zueinander beim Spritzvorgang

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Bauteiltests Werkzeug – Verformung

Zufahren

des Werk-zeuges

Auffahren

des Werk-zeuges

Einspritzvorgang

Aufdrücken der Werk-zeughälfte um 2/100

Verschiebung der Werkzeughälfte „nach oben“ um 3/100

Verschiebung X & Y mit CAD Überlagerung

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