Funktionsprinzip (li.) und Ergebnisse von Winwerth Formcorrect: a) Abweichung der mit dem Computertomograph Tomoscope gewonnenen Messdaten zum Werkstück-CAD-Modell, b) am Werkstück-CAD-Modell gespiegelte Abweichungen, c) automatisch bestimmte Stützstellen zur Berechnung der korrigierten Fläche, d) Abweichungen der korrigierten Fläche zum originalen Werkstück-CAD-Modell, diese entspricht den hieraus ermittelten Korrekturen am Werkzeug, e) verbleibende Abweichungen nach Korrektur Werkzeug-CAD-Modell, Werkzeugänderung und erneuter Fertigung (Bildquelle: Werth Messtechnik)

Funktionsprinzip (li.) und Ergebnisse von Winwerth Formcorrect: a) Abweichung der mit dem Computertomograph Tomoscope gewonnenen Messdaten zum Werkstück-CAD-Modell, b) am Werkstück-CAD-Modell gespiegelte Abweichungen, c) automatisch bestimmte Stützstellen zur Berechnung der korrigierten Fläche, d) Abweichungen der korrigierten Fläche zum originalen Werkstück-CAD-Modell, diese entspricht den hieraus ermittelten Korrekturen am Werkzeug, e) verbleibende Abweichungen nach Korrektur Werkzeug-CAD-Modell, Werkzeugänderung und erneuter Fertigung (Bildquelle: Werth Messtechnik)

Werkzeuge zum Kunststoff-Spritzgießen beziehungsweise CAD-Daten für den 3D-Druck werden auf Basis der Werkstück-Geometrie erstellt. Obwohl man dazu aufwendige Simulationen des Fertigungsprozesses heranzieht, treten prozessbedingt systematische Geometrieabweichungen auf. Ursachen sind unter anderem Abweichungen bei den Fertigungsparametern, ungenaue Simulation von Schwindungsprozessen, die inhomogene Ausfüllung des Werkzeugs sowie inhomogene Abkühlprozesse. Mit einer neuen Funktion namens Formcorrect in der Messsoftware Winwerth von Werth Messtechnik kann das Spritzgießwerkzeug oder das CAD-Modell für den 3D-Druckprozess so verändert werden, dass das fertige Werkstück innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt.

Mit Formcorrect wird die exakte Werkstückgeometrie durch weitgehend automatische Korrektur des CAD-Modells erreicht. Direkt in der Mess-Software werden die Abweichungen zwischen dem ursprünglichen CAD-Modell und den Messdaten eines Testwerkstücks ermittelt und am CAD-Modell gespiegelt. Hieraus erzeugt die Software ein korrigiertes CAD-Modell, mit dem die systematischen Fertigungsabweichungen kompensiert werden. Auf dieser Grundlage ist eine Vorschau der verbleibenden Abweichungen eines korrigierten Werkstücks möglich. Eine aufwendige Flächenrückführung, die spezielle Qualifikationen erfordert, entfällt.

Die Geometriekorrektur können sowohl am Werkstück-CAD-Modell als auch direkt am Werkzeug-CAD-Modell realisiert werden. Ausgehend vom korrigierten Werkstück-CAD-Modell wird eine neue Simulation des Fertigungsprozesses durchgeführt und ein Datensatz für die Nachbearbeitung des Werkzeugs generiert. Die Simulationsparameter sind hierbei dieselben wie beim Herstellen des ersten Musterwerkstücks. Mit Formcorrect ist aufgrund der hohen Präzision häufig nur eine Korrekturschleife erforderlich.

Durch die Integration in die Mess-Software Winwerth lassen sich die Änderungen des CAD-Modells auf der Basis messtechnisch üblicher Ausrichtverfahren realisieren. Die Koordinatensysteme können beispielsweise über Bezugselemente, mithilfe der Mehr-Punkt-Ausrichtung (MPA) oder einer Gauß-Einpassung gesetzt werden. Damit ist Formcorrect flexibel mit anwendungsspezifischen Ausrichtungen einsetzbar, die den funktionalen und fertigungsbedingten Anforderungen entsprechen. Die Möglichkeit einer nahezu vollständigen Automatisierung des Korrekturprozesses vermindert den Bedienereinfluss und erhöht den Bedienungskomfort. Das Ergebnis ist ein korrigiertes CAD-Modell, das mit praktisch allen bestehenden CAD/CAM-Systemen kompatibel ist. Die Einführung einer neuen CAD/CAM-Software kann entfallen.

Im Gegensatz zur üblichen Flächenrückführung wird die Anwendung wesentlich vereinfacht. Anhand einer farbcodierten Abweichungsdarstellung zwischen Soll und Ist wählt der Anwender die zu korrigierenden Bereiche durch Anklicken am CAD-Modell aus. Auf Wunsch berechnet Formcorrect mathematisch unbegrenzte oder durch Randkurven begrenzte Einzelflächen. Auch können die Übergänge zwischen verschiedenen Flächen automatisch erzeugt und die korrigierten Flächen so in den Flächenverbund des CAD-Modells eingepasst werden.

Die Basis für Formcorrect bilden die Messdaten. Diese lassen sich am besten durch eine Erfassung der Werkstück-Geometrie mit einem Tomographie-Gerät wie dem Tomoscope von Werth Messtechnik erzeugen. Mit dieser Messtechnik wird das gesamte Werkstück vollständig erfasst und auf dieser Grundlage wird dann das CAD-Modell korrigiert. Die hohe Messpunktedichte ermöglicht eine hohe Auflösung der Korrektur. Aus der hohen Präzision und der rückgeführten Genauigkeit der Messergebnisse ergibt sich mit vertretbarem Aufwand eine gute Produktqualität.