Wenn solche Probleme auftauchen, muss das #Reverse-Engineering sehr sorgfältig durchgeführt werden, weil maximale Genauigkeit erforderlich ist. Der Kunde wollte jedes Ersatzteil separat herstellen können und somit einzelne Komponenten der Form austauschen.
Problemstellung
- Der Kunde hat keine technische Dokumentation weder ein 3D-Modell der Gussform, was bedeutet, dass er beim Ausfall einer einzelnen Komponente oder der gesamten Form nicht schnell handeln kann;
- 3D-Scanning zeigte eine ungerade Formabnutzung und bestimmte Unrichtigkeiten bei der Herstellung.
Lösung
Die folgenden Schritte wurden für den Kunden realisiert:
- 3D-Scanning aller Formeinsätze (eine Genauigkeit von 0.01 mm);
- Reverse-Engineering (Entwicklung eines präzisen 3D-Computer-Modells);
- Vorbereitung der technischen 2D-Dokumentation für die Herstellung von Ersatzteilen;
- Analyse der Genauigkeit der Modelle und Identifizierung der Ursachen für die Abnutzung der Einsätze;
- #Simulationen des Spritzgusses für eine ausführliche Analyse des Problems (Analyse der Kernverlagerung).
Zweck und Vorteile für den Endkunden
- schneller Weg zur 2D- und 3D-Gussformunterlagen;
- der tatsächliche Zustand der Gussformeinsätze, die auch nur für den Ersatz einer abgenutzten/kaputten Komponente geeignet sind;
- detaillierte Analyse der entdeckten exzessiven Abnutzung der Gussformeinsätze.
Bilder und zusätzliche Beschreibungen der einzelnen Phasen werden unten beschrieben.
3D-Scanning
Fünf Formeinsätze einer Form mit zwei Hohlräumen wurde gescannt (Schieber, Läuferplatte, Anguss und Abstreiferplatte).
Bild 1: Gescannte (STL) Modelle der Formeinsätze und eine Illustration eines Details
Für das #Scanning wurde ATOS CS 5M benutzt mit einer Genauigkeit von 0.01 mm (die Genauigkeit unter 0.01 mm konnte auch erreicht werden); alle kleinen Details wurden erfasst, einschließlich der Fehler, die während der Reverse-Engineering-Phase beseitigt wurden. Bild 2 zeigt ein Detail der gescannten Daten einer der Formschieber.
Bild 2: Detail der gescannten Daten
Reverse-Engineering
Reverse-Engineering ist ein Prozess, bei der die Fläche oder (wie in diesem Fall) der das solide CAD-Modell aufgrund gescannter Daten rekonstruiert wird. Wie schon erwähnt, musste ein Funktionsmodell aller gescannten Elemente erstellt werden, das heißt, dass die Flächen mit den entsprechenden Komponenten (Ebenen, Kegel, Zylinder etc.) erstellt werden mussten, wobei ihre relative Position berücksichtigt werden musste:
- genaue Positionierung der Trennfläche (das heißt Kontakt) der Einsätze (Schieber zu Schieber, Anguss zu beiden Schiebern und obere Ebene etc.);
- Parallelismus der Ebenen der Funktionsoberflächen;
- Koaxialität der gepaarten Komponenten (Kegel für die Schleusung der Läuferplatte an die Angussachse etc.)
Während des gesamten Prozesses werden die Abweichungen des entwickelnden CAD-Modells vom gescannten STL-Modell mehrmals überprüft.
Bild 3: Zwischenprüfungen der Genauigkeit des CAD-Modells im Vergleich mit dem originalen STL-Modell
Die Analyse der Probleme des Spritzgusses
Währen der Phase des Reverse-Engineerings wurden mehrere Deviationen entdeckt. Diese werden auf den unteren Bildern dargestellt.
Bild 4: Analyse der Abweichungen des Angusses zeigt eine unsymmetrische Abnutzung und Verlegung der Achse
Bild 5: Analyse der Abweichungen in der Läuferplatte bestätigt unseren Verdacht
bezüglich der Spitze des Angusses – unsymmetrische Abnutzung der Kontaktfläche
Bild 6: Analyse der Abweichungen eines Schiebers zeigt eine wesentliche Verlagerung der Führungsflächen; der Einsatz wurde aber trotzdem sehr genau hergestellt
Spritzgießsimulation
Alle erwähnten Probleme sind wahrscheinlich die Folge einer unsymmetrischen Positionierung einer Schiene auf einer Seite (ersichtlich aus Bild 5). Deshalb wurde eine Spritzgießsimulation mit dem Softwarepaket Autodesk #Moldflow Insight durchgeführt. Unser Hauptinteresse war die Verlagerung des Kerns, wir haben aber auch eine Analyse der Kühlung durchgeführt.
Bild 7: Illustration der Füllung des Formhohlraums – unsymmetrische Füllung oder ungleichmäßige Verteilung des Materials auf einer Seite ist deutlich sichtbar
Bild 8: Obwohl der Kern von beiden Seiten verschlossen ist, gibt es eine Deformation im mittleren Abschnitt, der
am dünnsten ist; die Größe der Deformation beträgt 0.126 mm, was bedeutet, dass die Produktwand
auf einer Seite um 0.25 dicker ist – das könnte bestimmte Probleme bei der Funktionalität des Produkts bedeuten
Bild 9: Transientenanalyse der Kühlung; die Ergebnisse zeigen, dass der Temperaturunterschied am
Gipfel des Kernes höher ist (~15°C); dies ist wegen der schlechteren Kühlung des Kerns, der in diesem
Fall wärmer ist – dieser Unterschied könnte beseitigt oder verringert werden, wenn man die Kühlöffnung
erweitern würde oder konturnahe Kühlung einführen würde
Endergebnis
Kurz nachdem das CAD-Modell erstellt wurde, ging der Anguss im Hohlraum 1 kaputt. Die Analyse der Bedingungen in der Gussform ergab die Möglichen Gründe für dieses Problem. Hier muss man hervorheben, dass dieses Problem längere Ausfallzeiten zur Folge hätte haben können, wenn es kein CAD-Modell geben würde. Bei einem Ein-Kavitäten-Werkzeug gäbe es auch kein echtes repräsentatives Modell für die Erzeugung von Replikaten, weil wir die kaputte Komponente hätten benutzen müssen.
Wir können deshalb zum Entschluss kommen, dass uns neben den zusätzlichen weiteren oft beschriebenen Vorteilen das präzise 3D-Scanning der Werkzeuge wertvolle Informationen über den Zustand oder der Beschädigung des Werkzeugs liefern kann. Fiese Informationen können dann für die Identifikation der Gründe für die Probleme, die während der Funktion des Werkzeugs auftreten, eingesetzt werden. Wenn wir die Gründe nicht detailliert verstehen, ist es sehr schwer, sie komplett zu beseitigen.
