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28.02.2013

Autobauer kontrolliert Kunststoffbauteile mit Computertomografen

Virtuelle Antastung

Autobauer kontrolliert Kunststoffbauteile mit Computertomografen

Für die vollständige Überprüfung von anspruchsvollen Kunststoffbauteilen setzte man bei der Volkswagen AG, Braunschweig, verschiedene taktile und optische Techniken sowie Handmessmittel ein. Um einen einheitlichen Prüfprozess zu gewährleisten, wurde ein Computertomograf von Wenzel Volumetrik, Singen, in Betrieb genommen.

Mit taktilen Messsystemen sind kleine, flexible und komplexe Bauteile aus Kunststoff häufig nicht zuverlässig messbar. Sie sind aus flexiblem Material gefertigt, nicht optimal zugänglich und aufgrund ihrer Größe nicht gut zu fixieren. Mit optischen Messverfahren können keine Innenstrukturen oder Hinterschnitte erfasst werden. Dies ermöglicht die exaCT-Computertomografie-Workstation von Wenzel Volumetrik.

„Die Analyse und Auswertung eines Betätigungsrads, das zur Luftstromregulierung von Fahrzeuglüftungen verwendet wird, ist nur eine der zahlreichen Anwendungen, die unsere Mitarbeiter täglich zu bewältigen haben“, erklärt Hans-Jürgen Knosalla, Leiter Messraum Kunststofftechnik bei Volkswagen in Braunschweig. Bei diesem Bauteil, das in den Fahrzeugen Golf Plus und Tiguan verbaut werde, stehe die dimensionale Auswertung im Vordergrund. Die Fertigungsmaße werden bestimmt und auf ihre Maßhaltigkeit hin überprüft.

Der erste Schritt einer CT-Auswertung besteht aus der Erzeugung der Scan-Daten. Dazu werden die Bauteile zunächst mit einer einfachen Fixiervorrichtung vor dem Verrutschen während des Scan-Prozesses gesichert. Diese kann aus Hartschaum oder anderen Materialien geringer Dichte bestehen. Da die Computertomografie ein berührungsloses Verfahren ist, muss lediglich sichergestellt werden, dass das Bauteil während der 360°-Drehung nicht verrutscht.

Während des Scan-Vorgangs werden von dem Bauteil in einzelnen Positionen zweidimensionale Durchstrahlungsbilder aufgenommen, sogenannte Projektionen. Aus einer Vielzahl solcher Projektionen, die aus Pixeln bestehen, werden dreidimensionale Volumenmodelle erzeugt. Diese bestehen aus Voxeln (dreidimensionale Pixel). Dieser Vorgang ist vollautomatisiert und läuft im Hintergrund während des Scans ab.

Die für messtechnische Auswertungen notwendigen Flächendaten werden automatisch nach Beendigung des Scan-Vorgangs erzeugt. Sie bestehen aus einzelnen Dreiecken, die die Oberfläche des Messobjekts detailliert beschreiben. Sie sind Grundlage für die folgenden Auswertungen.

Der Messablauf für die dimensionale Auswertung findet ähnlich wie bei der bekannten taktilen Methode statt. Der Unterschied besteht darin, dass nicht das reale Bauteil angetastet wird, sondern die Flächendaten des gescannten Bauteils verwendet werden. Somit findet eine virtuelle Antastung statt.

Zunächst erfolgt die Ausrichtung des Bauteils. Dazu werden die zu messenden Elemente am CAD-Modell ausgewählt und anschließend die Messpunkte per Mausklick auf die Flächendaten gesetzt. Ist das Bauteil ausgerichtet, kann der folgende Messablauf automatisch ausgeführt werden. Entsprechend den Zeichnungsvorgaben werden alle weiteren Geometrie- und Freiformelemente erfasst und nach ISO-Vorschriften ausgewertet. Dabei steht die vollständige Funktion der herstellereigenen Messsoftware Metrosoft Quartis zur Verfügung. Die Ausgabe der Daten erfolgt in tabellarischen oder grafischen Messberichten.

Die Vorteile dieser Methode liegen darin, dass bei der virtuellen Antastung keine Verformung des Bauteils auftritt und dass es keine Einschränkungen der Zugänglichkeit durch eine Tastkugel oder den Schaft eines Taststifts gibt. Somit können kleinste Merkmale, Hinterschnitte und innenliegende Strukturen dimensional ausgewertet werden, ohne dass das Bauteil dafür zerstört werden muss. Bei der virtuellen Messung ist es möglich, analog zur taktilen Messung, Messprogramme zu schreiben und jederzeit wieder aufzurufen. So können Serienmessungen schnell durchgeführt werden. Zudem kann die Anzahl an Messpunkten nahezu beliebig hoch gewählt werden, ohne dass die Messzeit sich durch die steigende Anzahl der Messpunkte merklich erhöht.

Die Abteilung QS Kunststofftechnik bei VW in Braunschweig verwendet den industriellen Computertomografen exaCT M auch zur Mehrfachmessung von Bauteilen. Dazu werden mehrere Bauteile eines Typs mithilfe einer Fixiervorrichtung symmetrisch angeordnet. So wird die folgende Auswertung erheblich erleichtert. Nach dem Scan-Vorgang liegen die Daten der einzelnen Bauteile vor, die in Form einer Palettenmessung ausgewertet werden können. Dazu wird ein bestehendes Messprogramm aufgerufen und wiederholt an den einzelnen Messobjekten ausgeführt.

Wenzel Group GmbH & Co. KG
T 06020 201-6117
svenja.schadek@wenzel-group.com
www.wenzel-group.com
Halle 5, Stand 5204

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