Wie man die Formeninspektion für Automobilteile optimiert

Zu Beginn der Herstellung wird eine Form gemäß einem Nominalmodell erstellt. Es besteht jedoch eine Lücke zwischen dem theoretischen Modell und der Realität der industriellen Fertigung. Der Bau einer qualifizierten Form ist entscheidend, um Teile zu produzieren, die den technischen Spezifikationen entsprechen.

Bei der Herstellung von Fahrzeugen mit neuen Energien werden Formen verwendet, um verschiedene Autoteile herzustellen, wie zum Beispiel Innenraumteile, Batteriekastenabdeckungen, A-Flächen und präzise elektronische Bauteile. Um einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen, müssen Hersteller einen effizienteren Weg finden, die Form zu inspizieren und dabei Zeit und Kosten zu reduzieren.

Hersteller von Teilen für neue Energiefahrzeuge
Der Kunde ist spezialisiert auf das Design, die Verarbeitung, Herstellung und den Verkauf von Produkten aus Verbundwerkstoffen. Das Unternehmen ist besonders erfolgreich in der Produktion von Teilen für neue Energiefahrzeuge und beliefert bekannte Hersteller.

In diesem Projekt nutzt der Kunde den tragbaren 3D-Scanner SIMSCAN, um Formen zu vermessen, die zur Herstellung von Batteriebox-Abdeckungen verwendet werden. Ziel ist es, die vollständigen 3D-Daten zu erfassen und sicherzustellen, dass sie den technischen Anforderungen entsprechen.

Formenprüfung zur Herstellung zuverlässiger Automobilteile
Das Batteriepakket, als Kernkomponente von neuen Energiefahrzeugen, benötigt eine robuste und leichte Abdeckung, um es zu stützen und vor äußeren Einwirkungen zu schützen. In diesem Fall werden die Formen für die Batteriebox-Abdeckung aus glasfaserverstärktem Kunststoff (FRP) hergestellt, einem neuartigen Verbundmaterial mit einem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, das sich gut für die Herstellung von Abdeckungen für Batteriekästen von neuen Energiefahrzeugen eignet.

Der Kunde hatte das Ziel, die geometrische Produktspezifikation (GD&T), einschließlich der Ebenheit verschiedener Automobil-FRP-Formen, zu prüfen. So können sie verifizieren, ob die Formen den Spezifikationen entsprechen und die Batteriebox-Abdeckung den Lieferstandards genügt. Dies erleichtert die Herstellung zuverlässiger und effizienter Komponenten.

Schwierigkeiten beim 3D-Scannen komplexer Formen
Verformung – GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) weist eine geringe Steifigkeit auf, wodurch sich die Formen während der Herstellung verformen können. Zudem neigen GFK-Produkte im Vergleich zu Metallprodukten eher zur Verformung.

Große Abmessungen – Die Formen sind groß und komplex, was die Messung zeit- und arbeitsintensiv macht. Die Größe stellt eine erhebliche Herausforderung für den Messprozess dar.

Eingeschränkte Bereiche – Die Formen besitzen zahlreiche Ecken, vertikale Flächen und enge Räume, die mit herkömmlichen Messmethoden schwer zugänglich sind. Daher ist es schwierig, vollständige und genaue Daten zu erfassen.

Nachteile traditioneller Messmethoden
Die Wasserwaagenprüfung war früher die gängige Methode zur Überprüfung der Formoberfläche, hatte jedoch viele Nachteile:

Sie konnte lediglich feststellen, ob die Oberfläche eben war oder nicht, aber nicht die genaue Größe und Ausdehnung von Defekten wie Dellen erfassen. Dadurch war eine präzise Reparatur der Form schwierig, und es kam manchmal vor, dass die gesamte Form verschrottet werden musste, was zu erheblichen Kosten führte.

Es wurden keine Prüfberichte oder visuellen Ergebnisse erstellt, sodass das Personal sich auf seine Erfahrung und sein Urteilsvermögen verlassen musste, um die Form zu korrigieren. Dies erforderte ein hohes Maß an Fachwissen im Team.

Die Untersuchung jedes Produkts war arbeits- und ressourcenintensiv, was die Produktivität bei der Formbearbeitung verringerte.

Handgehaltener 3D-Laserscanner
Verwendeter 3D-Scanner: SIMSCAN
Scanvorgang: Der Bediener brachte einige Targets an den Formoberflächen an und verwendete anschließend den handgehaltenen 3D-Laserscanner SIMSCAN, um die Oberflächen schnell zu scannen und hochdichte Punktwolken zu erfassen. Die gescannten Daten wurden mit 3D-Software verarbeitet und mit dem CAD-Modell verglichen. Schließlich erhielt der Bediener Prüfberichte, um Abweichungen anschaulich zu erkennen.

Scanzeit: 8 Minuten für die kleinste Form (ca. 60 cm × 25 cm) und 15 Minuten für die größte Form (ca. 200 cm × 100 cm × 50 cm).

Vorteile des 3D-Scannens von Formen
Schnelles Scannen für hohe Effizienz
Mit 17 blauen Laserkreuzen und einem robusten Algorithmus scannt SIMSCAN sehr schnell mit einer Messrate von bis zu 2,8 Millionen Messungen pro Sekunde. Es kann eine große Oberfläche von bis zu 700 × 600 mm erfassen, was es besonders effizient für die Vermessung großer Bauteile macht.

Ausgezeichnete Leistung bei feinen Details
Mit hoher Auflösung und einer Genauigkeit von 0,020 mm kann es hochqualitative 3D-Daten von Merkmalen erfassen. Darüber hinaus verfügt SIMSCAN über zwei Kameras, die nur 130 mm auseinander liegen, was die genaue Erfassung von 3D-Daten in engen Räumen erleichtert.

Tragbar, kompakt und flexibel
SIMSCAN ist ein handflächengroßer und kompakter handgeführter 3D-Laserscanner, der es Ingenieuren ermöglicht, Bauteile über längere Zeiträume zu messen, ohne dabei große Ermüdung zu verursachen. Er ist leicht zu transportieren und kann auch unter anspruchsvollen Bedingungen problemlos eingesetzt werden.

Echtzeit-Bericht für intuitive Analyse
Die erfassten Daten können in die 3D-Prüfsoftware importiert und mit dem ursprünglichen CAD-Modell verglichen und analysiert werden. Dabei werden leicht verständliche Farbdiagramme erstellt, die eine präzise Datenbasis für nachfolgende Produktreparaturen und Werkzeuganpassungen bieten.