SPECIAL Qualitätssicherung Forschungsprojekt AdaPES: Automatische Kopplung von Sensordaten mit aktuellen Maschinenachswerten Optische Messtechnik optimiert Entgratprozesse Die Entgratung von Frästeilen erfolgt zumeist manuell und ist kostenintensiv. Am IFW der Leibniz Universität Hannover wurde eine innovative Methode für diesen Prozess entwickelt: Durch den Einsatz optischer Messtechnik können Kanten adaptiv und prozesssicher automatisiert entgratet werden. Hierbei ist eine Entgratung in weniger als 5 s und mit Genauigkeiten von bis zu 0,1 mm pro Kante möglich. Eine Handentgratung derselben Kante würde etwa 18 Sekunden beanspruchen. Ein in das CNC-Fräszentrum integrierter Lasertriangulationssensor erfasst die reale Grat- und Kantenlage. Bild: IFW ■■■■■■ Ein wesentlicher Bestandteil für die Funktionalität von Werkstücken sind die Werkstückkanten. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrtbranche ist das Auftreten eines Bauteilgrats kritisch, wenn es um die Einhaltung der Luftfahrtzertifizierung geht. Die manuelle Entgratung von Werkstücken ist jedoch sehr zeitund kostenintensiv. Bis zu 30 % der gesamten Bearbeitungszeit können auf diesen Bearbeitungsschritt entfallen. Aus diesem Grund wurde bereits in der Vergangenheit eine Automatisierung dieses Prozesses angestrebt, beispielsweise durch den Einsatz separater Entgratungsmaschinen oder Roboter, welche mit Entgratungswerkzeugen ausgestattet sind. Jedoch führen diese Prozesse gerade bei Abweichungen der Bauteil- und Kantenlage von der Sollposition zu einer falschen Prozessausführung und somit zumeist zum Ausschuss. Dieser Fall tritt besonders häufig bei Gussbauteilen oder dünnwandigen Bauteilen aus der Luft- und Raumfahrtindustrie auf. Lasertriangulationssensor in Fräszentrum integriert Im ZIM-Projekt „Adaptive Prozessplanung für das Entgraten von Strukturbauteilen“ (AdaPES) haben Forscher des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover in Zusammenarbeit mit der SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH eine adaptive Planungsmethode für die automatische Entgratung entwickelt. Dabei wurde mittels des Einsatzes optischer Messtechnik die reale Grat- und Kantenlage erfasst. Hierzu wurde ein Lasertriangulationssensor in ein CNC-Fräszentrum integriert. Durch eine automatische Kopplung der Sensordaten mit aktuellen Maschinenachswerten kann so eine dreidimensionale Bauteil- und Kantenerfassung durch sogenannte Punktwolken erfolgen. Hierbei werden auch die Rotationsachsen der Maschine genutzt, um auch schwer zugängliche Hinterschneidungen zu erfassen. Im Projekt konnten Messungen mit einer Geschwindigkeit von über 10 000 mm/min durchgeführt werden. Die Messgenauigkeit für die Kantenerfassung beträgt dabei 0,1 mm. Darüber hinaus haben die Projektmitarbeitenden unterschiedliche Entgratungs- und Eintauchstrategien für unterschiedliche Bauteilgeometrien sowie Werkstoffe erforscht. Auf Basis dieser Erfahrungen können auch zukünftige Prozesse optimiert geplant werden. Mit der entwickelten adaptiven Prozessplanung für das Entgraten von Strukturbauteilen können Formabweichungen von ca. ± 10 mm prozesssicher erfasst werden. Die adaptive Entgratung ist mit Genauigkeiten von bis zu 0,1 mm und einer Entgratungszeit von weniger als 5 s auch bei komplexen 5-Achs-Freiformflächen möglich. Eine Handentgratung derselben Kante würde etwa 18 Sekunden beanspruchen. „Wir konnten in dem Projekt die allgemeine Machbarkeit in der Praxis und zusätzlich die Möglichkeit einer Automatisierung für die Qualitätsprüfung von Kanten aufzeigen.“, sagt IFW- Mitarbeiter René Räker. „Das Potenzial für die Automatisierung der häufig manuellen und wenig prozessstabilen Qualitätsprüfung ist enorm.” ■ IFW Institut für Fertigungstechnik und Werkzeug - maschinen der Leibniz Universität Hannover www.ifw.uni-hannover.de 104 April 2023
Messgerät mit einer, zwei oder drei unabhängigen Sensorachsen Multisensorik wird flexibler Multisensor-Messung mit Bildverarbeitung und Werth Zoom (l.), konventionellem Taster am Dreh-Schwenk- Gelenk (M.) und Chromatic Focus Line Sensor (r.) am ScopeCheck FB. Bild: Werth Messtechnik ■■■■■■ Das Koordinatenmessgerät ScopeCheck FB von Werth steht jetzt wahlweise mit einer, zwei oder drei unabhängigen Sensorachsen zur Verfügung. Die Multisensorik ist perfekt integriert und kann daher ohne Einschränkung und ohne zeitaufwändige Sensorwechsel eingesetzt werden. Jeder Sensor ist an einer eigenen Z-Pinole montiert, die Parkpositionen befinden sich außerhalb des Messbereichs. Beispielsweise lassen sich der Multisensor aus Werth Zoom sowie Werth Laser Probe und ein konventioneller Taster am Dreh-Schwenkgelenk durch den Werth Fiber Probe 3D an der dritten Pinole ergänzen. Mit Messbereichen von 530 x 500 x 350 mm bis 2130 x 1000 x 600 mm eignet sich die Gerätefamilie für die Messung einer breiten Palette auch größerer Werkstücke. Der ScopeCheck FB lässt sich, wie nahezu alle Werth-Geräte, mit einer flexiblen Dreh-Schwenk-Einheit ausstatten. Die neue Achse mit spezieller Lagerungstechnik ist auch für große und schwere Werkstücke geeignet. Dreh-Schwenk-Einheiten verbessern die Zugänglichkeit des Werkstücks und sind einfach und in beliebiger Ausrichtung als Zubehör zu montieren. Einer der ersten Anwender des neuen Geräts mit drei Sensorachsen und einer einzigartigen Kombination aus Dreh-Schwenk-Einheit und Chromatic Focus Line Sensor ist der Messdienstleister Messtronik Weißer. ■ Werth Messtechnik GmbH www.werth.de 360-Grad-LED-Anzeige und Lösung für Langdrehmaschinen BIG Daishowa erweitert Messtaster-Sortiment ■■■■■■ BIG Daishowa stellt zwei Up - grades für seine Base Master-Messtaster vor. Das erste ersetzt die einzelne LED-Anzeige der Messtaster durch eine 360-Grad-Leuchte, mit der der Bediener den Kontakt aus jeder Richtung sehen kann. Damit werden die Messtaster performanter und benutzerfreundlicher. Außerdem ist der Base Master Mini jetzt mit einem seitlichen Griff erhältlich. Dieser erleichtert die Verwendung an schwer zugänglichen Drehbänken. Das kompakte Design ermöglicht eine schnelle und einfache Voreinstellung. Der Messtaster liefert sehr genaue Ergebnisse mit einer Höhentoleranz von 5 μm. Mit einer Standardhöhe von nur 20 mm eignet er sich für kleine Drehmaschinen und kompakte Räume. Das Base-Master-Messtaster-Portfolio kann mit allen Arten von Maschinen und Base Master Mini in einer Anwendung. Bild: BIG Daishowa Materialien verwendet werden, einschließlich nicht leitender Schneidwerkzeuge, Werkstücke und Werkzeugmaschinen. Bediener können damit schnell und ohne Risiko von Beschädigungen oder Brüchen, Werkstückabweichungen, Werkzeuglängen und Schneidkanten messen, auch im μ-Bereich. Das aktuelle Sortiment besteht aus BM-50H, BM-50GH, BM50-MH, Base Master Mini BMM-20D und BMM-20H. Die Serie bietet eine präzise Wiederholgenauigkeit von ± 1 μm. Der solide Magnetfuß kann vertikal, horizontal oder in jedem Winkel montiert werden. Optional ist die Base-Master-Serie auch ohne Magnet erhältlich, was für die Bearbeitung additiv gefertigter Werkstoffe oft erforderlich ist. Für Langdrehmaschinen bietet BIG Daishowa auch hochpräzise hydraulische Spannfutter an. Diese können die Zeit für den Werkzeugwechsel reduzieren und die Sicherheit und Wiederholbarkeit des Werkzeugrundlaufs verbessern. ■ BIG Daishowa GmbH www.big-daishowa.de April 2023 105
