Kein Luftfräsen

Laserscannen direkt in der Werkzeugmaschine

Mit einem Laserscanner lassen sich jetzt Freiformflächen und Geometrien bereits in der Aufspannung der Maschine berührungslos kontrollieren. Optimiertes Best-Fit oder Reverse Engineering sind somit bei kürzesten Messzeiten möglich.

Bild 1 | Der Laserscanner LS-C-5.8 bringt Lasertechnik in die Werkzeugmaschine. Er verfügt über einen blauen Laser, der innerhalb einer Sekunde 36.000 Punkte scannen kann. (Bild: Hexagon Metrology GmbH)

Mit den Messtastern und der Software 3D Form Inspect von Hexagon werden schon seit Jahren gefräste Flächen an Werkstücken bereits in der Maschine kontrolliert und protokolliert. Allerdings werden die Flächen bisher nur mittelbar erfasst, da 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 zu 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 auch oft teures Luftfräsen, also Fräszeit ohne Zerspanung.

Spezieller blauer Laser

Bei Teilen oder Flächen, zu denen bislang kein digitaler Datensatz bestand, mussten viele einzelne Punkte taktil erfasst und dann im CAD/CAM-System neu kreiert werden. Oftmals wurde hierzu das Werkstück ausgespannt, im Messraum digitalisiert und entsprechend wieder programmiert. Nacharbeiten in engen Toleranzen waren nur schwierig realisierbar, kosteten viel Zeit und waren oft ein Kompromiss. Der Laserscanner LS-C-5.8 bringt jetzt die Lasertechnik in die Werkzeugmaschine. Er entspricht in weiten Teilen des bereits in Messräumen bewährten HP-L-5.8 Laserscanners von Hexagon und verfügt über einen blauen Laser, der innerhalb einer Sekunde 36.000 Punkte scannen kann. Der blaue Laser hat eine kürzere Wellenlänge als übliche rote Laser, was zu einer höheren Genauigkeit beiträgt. Die Laserlinie ist 47mm breit und kann Punkte innerhalb eines 80mm tiefen Sichtfeldes, also +/-40mm von der Nulllinie, erfassen. Dadurch können unnötige Verfahrbewegungen aufgrund der Werkstückgeometrie vermieden werden. So können nun auch extrem dünne Strukturen an fragilen Materialien, wie z.B. schmale Stege an Graphitelektroden gefahrlos und ohne Bruchgefahr gemessen werden.

Bild 2 | Innerhalb weniger Minuten kann ein Flächenmodell in der Werkzeugmaschine erstellt werden und mit dem CAD-Modell verglichen werden. (Bild: Hexagon Metrology GmbH)

Kompatibel zu verschiedenen Steuerungen

Die zugehörige Software für den Laser-Scanner bietet nicht nur eine Werkstatt-gerechte, einfach zu bedienende Benutzeroberfläche, sondern übernimmt auch die Kommunikation mit aktuellen Steuerungen von Siemens, Heidenhain oder Fanuc. Innerhalb weniger Minuten kann ein Flächenmodell in der Werkzeugmaschine erstellt 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. Auch Reverse Engineering ist möglich, während ein Bauteil in seiner Aufspannung verbleibt. Die Kombination Laser-Scans und Best-Fit Funktion ergibt 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 Ausschuss. Luftfräsen gehört nun der Vergangenheit an. In der Serienfertigung können zudem Aufmaße an großen Gussteilen erfasst werden, womit das Risiko minimiert wird, dass Werkzeuge durch Kollisionen am Aufmaß beschädigt werden. Außerdem ist die Überwachung der korrekten Lage des Werkstücks in der Aufspannung möglich, denn manchmal kann es vorkommen, dass Spannpratzen nicht korrekt anliegen bzw. an falschen Stellen liegen.