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Machine Tool Measurement - Make it smarter!

Laserscannen in der Maschine

Oktober 2019
24
Autor: L-Fischer
Firma: c/o. m&h Inprocess Messtechnik GmbH
Laserscannen in der Maschine

Mit der neuen Laserscanning-Gesamtlösung von Hexagon lassen sich nun Freiformflächen und Geometrien bereits in der Aufspannung der Maschine berührungslos kontrollieren. Optimiertes Best-Fit oder sogar „Reverse Engineering“ sind jetzt bei kürzesten Messzeiten möglich.

Autor: Karl-Heinz Gies, Stuttgart

Mit den bewährten Messtastern und der Software 3D Form Inspect von Hexagon werden schon seit vielen Jahren gefräste Flächen an Werkstücken noch in der Maschine kontrolliert und protokolliert. Allerdings werden die Flächen nur mittelbar erfasst, weil der Messtaster nur eine Reihe von Punkten antastet. So ist der Soll-Ist-Vergleich mit den Werten aus der CAD-Zeichnung bei Freiformflächen nicht immer 100% perfekt.

Insbesondere bei Reparaturarbeiten im Formenbau oder dem Nachbearbeiten aufgeschweißter Flächen waren die Unternehmen bisher auf das Geschick und Fachwissen ihrer Mitarbeiter angewiesen. Diese Art von Flächen konnten in Ihrer Lage vorab nur ungefähr abgeschätzt werden, was aufwendiges Rüsten und lange Bearbeitungszeiten bedeutete. Oftmals wurden hohe Annäherungsbahnen der Fräswerkzeuge in Kauf genommen, um alle möglichen Lagen und Dicken solcher Reparaturstellen sicher zu erfassen und zu fräsen. Andererseits bedeutete dies aber oft teures „Luftfräsen“, also Fräszeit ohne Zerspanung.

Schluss mit zeitraubenden Kompromissen

Mit der Integration des Laserscanners in der Werkzeugmaschine bietet Hexagon einen weiteren Innovationsschritt, der den Anwendern sehr viel Zeit spart und völlig neue Fertigungsmöglichkeiten eröffnet.

Bei Teilen oder Flächen, zu denen bislang kein digitaler Datensatz bestand, mussten sehr viele einzelne Punkte taktil erfasst und dann in aufwändiger Arbeit im CAD/CAM-System neu kreiert werden. Oftmals wurde hierzu sogar das Werkstück ausgespannt, im Messraum digitalisiert und entsprechend wieder programmiert. Nacharbeiten in engen Toleranzen waren nur sehr schwierig realisierbar, kosteten sehr viel Zeit und bedeuteten oft große Kompromisse.

Der LS-C-5.8 genannte Laserscanner von Hexagon bringt innovative Lasertechnik in die Werkzeugmaschine. Dieser Laser-Scanner entspricht in weiten Teilen der Technik des bereits in den Messräumen bewährten, HP-L-5.8 Laserscanners von Hexagon. Er verfügt über einen blauen Laser, der innerhalb einer Sekunde 36.000 Punkte scannen kann. Die Abstände der einzelnen Punkte sind sehr gering, was zu einer hohen Aussagekraft der Daten führt. Somit generiert die Punktwolke eine extrem realitätsgenaue Abbildung der Fläche. Der im LS-C-5.8 verwendete blaue Laser hat eine kürzere Wellenlänge als sonst übliche rote Laser, was zu einer besseren Genauigkeit beiträgt. Er ist in der Lage unterschiedlichste Oberflächen von variierender Beschaffenheit, wie z.B. glänzende Werkstücke, sicher zu erfassen. Die Laserlinie ist 47mm breit und kann Punkte innerhalb eines 80 mm tiefen Sichtfeldes, also + / - 40 mm von der Nulllinie, erfassen. Dadurch können unnötige Verfahrbewegungen aufgrund der Werkstückgeometrie vermieden werden.

Mit dem innovativen Laser-Scannen in der Werkzeugmaschine eröffnet Hexagon einmal mehr völlig neue Möglichkeiten, nicht nur im Modellbau. Beispielsweise können nun auch extrem dünne Strukturen an fragilen Materialien, wie zum Beispiel schmale Stege an Graphitelektroden gefahrlos gemessen werden; ohne jede Bruchgefahr.

Software macht das Paket komplett

Die zugehörige Software für den Laser-Scanner LS-C-5.8 bietet nicht nur eine Werkstatt-gerechte, einfach zu bedienende Benutzeroberfläche, sondern ist auch vorbereitet, die Kommunikation mit aktuellen Steuerungen von Siemens, Heidenhain oder Fanuc zu übernehmen. Damit ist diese innovative Technik von Beginn an universell einsetzbar.

Innerhalb weniger Minuten kann ein Flächenmodell in der Werkzeugmaschine erstellt werden und mit dem CAD-Modell verglichen werden.  Die Abweichungen können in dem umgangssprachlichen "Color-Mapping-Verfahren" dargestellt werden. Sogar als STL-File können die Werte transferiert und dann in jedem gängigen CAD/CAM-System weiterverarbeitet werden.

Damit wird sogar „Reverse Engineering“ möglich, und zwar in kürzester Zeit, während ein Bauteil in seiner Aufspannung verbleibt. Das verschafft nicht nur einen enormen Zeitvorteil, sondern garantiert höchste Genauigkeit und gibt den Maschinenbedienern die Sicherheit, das Werkstück richtig zu bearbeiten oder ein digitales Abbild des vorhandenen Werkstücks zu generieren.

Überhaupt eröffnet die Kombination des Laser-Scans und der Best-Fit Funktion weitere Möglichkeiten zur Optimierung der spanenden Bearbeitung von Bauteilen, deren Lage und Form oft unklar ist, sei es beispielsweise bei Reparaturarbeiten an aufgeschweißten Flächen oder Nachbearbeitungen neuer Werkstücke, z.B. nach dem Härten, mit Schmiedeverzug oder ähnlichem. Optimiertes Best-Fit bezogen auf ganze Flächenteile ermöglicht nicht nur engere Toleranzen, sondern verhindert spätere Nacharbeit oder gar Ausschuss. Zudem gehört „Luftfräsen“ nun der Vergangenheit an.

So verspricht der LS-C-5.8 Laser-Scanner von Hexagon für den Einsatz in Werkzeugmaschinen einen enormen Produktivitätssprung nicht nur im Modell- und Formenbau, sondern auch in der Serienfertigung. Aufmaße an großen Gussteilen können erfasst werden, womit das Risiko minimiert wird, dass Werkzeuge durch Kollisionen am Aufmaß beschädigt werden. Außerdem kann die korrekte Lage des Werkstücks in der Aufspannung überwacht werden, denn manchmal kann es vorkommen, dass Spannpratzen nicht korrekt anliegen oder sogar an falschen Stellen liegen.

Technologisch bringt der LS-C-5.8 die Anwender voran, weil er Entwicklungsprozesse vereinfacht und beschleunigt. Anwender können nun Leistungen anbieten, die vorher oft teuer und zeitaufwändig außer Haus besorgt wurden. Letztendlich werden Maschinenbediener entlastet, Fehler vermieden und Fertigungsprozesse sicherer und schneller. Wieder einmal bringt Hexagon neue wegweisende Messlösungen auf die Werkzeugmaschine.

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