Die Geometrie der Patch-Pumpe ist anspruchsvoll und deshalb schwierig zu fertigen. (Bildquelle: Zeiss)

Die Geometrie der Patch-Pumpe ist anspruchsvoll und deshalb schwierig zu fertigen. (Bildquelle: Zeiss)

Von fünf Korrekturschleifen auf zwei

Pro Jahr stoßen die Spritzgießmaschinen der Firma Scholz ca. 1,5 Mrd. Teile aus. Die für die Produktion notwendigen Spritzgießwerkzeuge werden im hauseigenen Formenbau von rund 40 Mitarbeitern erstellt. Seit 2009 realisieren sie dabei eine Präzision auf 1 µm , das sind 0,001 mm. Unterstützt werden sie dabei von den Konstrukteuren der Firma, die bei jedem Auftrag die Artikel für das Spritzgießverfahren so anpassen, dass viele unerwünschte Effekte im Vorfeld vermieden werden. So versuchen sie beispielsweise, die Wandstärke der Bauteile so auszulegen, dass die einzelnen Bereiche möglichst simultan abkühlen beziehungsweise gleich stark schrumpfen. Eine Aufgabe, die neben dem Konstruktions-Know-how auch ein umfassendes Kunststoffwissen erfordert. Insbesondere bei Mikroteilen, Werkstücken mit einer komplexen Bauteilgeometrie oder bei Teilen mit sehr engen Toleranzvorgaben waren in der Vergangenheit oftmals viele Werkzeugkorrekturen nötig, um die Abweichung der Geometrie von der gewünschten Form beim Abkühlen des Kunststoffs in den Griff zu bekommen. Bevor die Konstrukteure mit der Software arbeiteten, mussten sie für anspruchsvolle Korrekturvorhaben zunächst die Abweichungen zwischen den Scan-Daten der ersten gefertigten Testteile und den CAD-Daten händisch in Excel-Dateien übertragen, um sie dort auszuwerten. Ein sehr zeitaufwendiges und fehlerbehaftetes Vorgehen und eines, mit dem sich in der Regel „nur wenige Abweichungspunkte erfassen lassen, was das Ganze wiederum ungenau macht“, so Röder.

Fünf oder mehr Korrekturschleifen bis zum perfekten Werkzeug waren daher auch bei Scholz bei sehr anspruchsvollen Teilen keine Seltenheit. Wie groß die Zeiteinsparungen sind, seitdem der Kunststoffverarbeiter die ZRE-Software einsetzt, wird laut Röder gut am Beispiel der Patch-Pumpe der Firma Sensile Medical deutlich. „Trotz der anspruchsvollen Geometrie und dem Einbringen von zwei unterschiedlichen Kunststoffen brauchten wir nur zwei Korrekturdurchläufe“, betont der Ingenieur, der im selben Atemzug die zeitlichen Vorteile konkretisierte. „Mehr als fünf Monate früher als üblich konnte der Kunde in die Serienproduktion gehen, was für das Unternehmen natürlich ein riesiger Wettbewerbsvorteil ist.“

Rückübertragung auf das Werkzeug

Um die Werkzeugkorrektur mit ZRE derart zu beschleunigen, sind zunächst hochpräzise Ist-Daten nötig. Die Oberfranken generieren diese in erster Linie über einen Computertomographen und ein hochgenaues Koordinatenmessgerät, das Zeiss Prismo. Übertragen werden diese Daten per Knopfdruck über eine neutrale Schnittstelle ins ZRE. Die Software errechnet dann aus den Punktewolken Flächen und fügt diese bei Bedarf zu einem Modell zusammen. Das so gewonnene 3D-Modell der gescannten Bauteile wird anschließend mit dem CAD-Modell abgeglichen. Durch die Falschfarbendarstellung ist klar zu sehen, an welchen Stellen die Werte voneinander abweichen. Röder und seine Kollegen definieren per Mausklick die zu korrigierenden Abschnitte, welche beispielsweise für die Dichtigkeit oder die Passung relevant sind. Für diese kritischen Stellen berechnet die Software dann mit wenigen Mausklicks die Korrekturwerte für die neuen Flächen. Die in ZRE korrigierten Bereiche des CAD-Modells gehen anschließend zurück an die Konstruktion. Die Herausforderung liegt laut Röder nicht im Erzeugen der Daten, sondern diese für die Weiterverarbeitung praxistauglich aufzubereiten. Mit der Software lässt sich so der gesamte Prozess verbessern. Auch wenn die Software es ermöglicht, die Veränderungen gleich auf das Werkzeugmodell zu übertragen, bedeutet das laut Röder „natürlich keine 1:1-Übernahme. Was, wo und wie geändert wird, legen wir letztlich aufgrund unserer Erfahrung fest.“ Jährlich bearbeiten Röder und seine Kollegen etwa 15 Prozent aller Kundenaufträge mit der Software – insbesondere dann, wenn „wir an die Grenze des technisch und oder physikalisch Machbaren gehen, kommen wir ohne die Software nicht zum perfekten Ergebnis oder sind zumindest nicht wirtschaftlich effizient“. Eine Einschätzung, die auch Ebert, der technische Leiter, teilt: „Mit der Zeiss-Software verkürzen wir die Entwicklungszeiten.“ Die Software ist daher auch für ihn ein wichtiges Puzzleteil, um dem Anliegen des Unternehmens gerecht zu werden, „trotz hoher Qualität die Kosten für die Kunden nicht aus den Augen zu verlieren.“

 

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Über den Autor

Syra Thiel

ist Redakteurin bei Storymaker in Tübingen.