3D Qualitätsprüfung von Kunststoffteilen

Bei der Wirthwein AG, einem bekannten Hersteller von Kunststoffkomponenten für die Automobil-, Bahn-, Elektro-, Hausgeräteindustrie sowie für die Medizintechnik, wird der AICON StereoScan zur Qualitätsprüfung verschiedener Bauteile eingesetzt. Die erfassten 3D Daten sind die Grundlage für eine detaillierte Auswertung bezüglich Geometrie. Zudem werden die Resultate der Form- und Lagetoleranzen auch für CAD Vergleiche genutzt.

Vielfältige Anwendungen für optische 3D Messtechnik

Die Anwendungsgebiete bei Wirthwein reichen von der Erstbemusterung und Prozessoptimierung bis hin zur stichprobenartigen Qualitätskontrolle der laufenden Produktion. In der vorliegenden Aufgabenstellung wird ein Bauteil für eine Fahrzeugtür (Maße 200 x 140 x 30 mm) optisch vermessen. Die generierten Daten werden einer speziellen Inspektionssoftware zur Verfügung gestellt. 

Die Oberflächenbeschaffenheit des Messobjekts ist teiltransparent, als besonders wichtiges Detail müssen die „Clipse“ mit sehr hoher Genauigkeit erfasst werden. Das Bauteil weist eine komplexe Geometrie mit Abschattungsbereichen, Hinterschnitten und zahlreichen Kanten auf, die für herkömmliche Digitalisiersysteme eine besondere Schwierigkeit bei der Datenerfassung darstellen.

Angesichts der hohen Anforderungen an Auflösung, Genauigkeit und Flexibilität verbunden mit dem Anspruch, durch gleichzeitige Digitalisierung mit drei verschiedenen Triangulationswinkeln auch schwer erreichbare Stellen zuverlässig zu erfassen, entschied sich Wirthwein für den hochpräzisen AICON StereoScan. 

Weniger Zeit und Aufwand dank Automatisierung

Für die weitgehend automatische Digitalisierung wird zusätzlich ein automatischer Drehteller verwendet. Beim AICON StereoScan kommen für dieses Projekt zwei Farbkameras mit einer Auflösung von jeweils 5 Megapixel zum Einsatz. Damit wird eine Genauigkeit von ±10 µm erreicht.

Aufgrund seiner Teiltransparenz wird das Messobjekt vor der Digitalisierung mit einer abwaschbaren Mattierungsschicht behandelt. Falls es der 30°-Winkel angesichts der Komplexität der Bauteilgeometrie nicht bzw. nur unter großem Mehraufwand erlaubt, in tiefe Bohrungen oder enge Strukturen zu messen, ermöglichen die zusätzlich verwendbaren Triangulationswinkel 20° und 10° eine erhebliche Zeitersparnis und Aufwandreduzierung bei der Datenaufnahme. 

Im Scanprozess werden zunächst die Einzelscans mithilfe der AICON OptoCat-Software ausgerichtet und zu einem einheitlichen Dreiecksnetz verbunden. In einem zweiten Schritt werden die so erzeugten Daten in eine spezielle Inspektionssoftware geladen (hier: PolyWorks | InspectorTM von InnovMetric Software Inc.). 

Der Arbeitsablauf im Detail: 

1. Digitalisierung und Datenberechnung

• Durch einen Drehteller ist der Messablauf (teil-)automatisiert
• Digitale räumliche Vermessung des Objekts mit dem StereoScan
• Berechnung der Objektgeometrie und Visualisierung
• Übergabe der 3D Daten an die Inspektionssoftware
   

2. Inspektion mit Polyworks/Inspector

• Importieren der CAD Referenz
• Erstellen der Prüfkriterien am CAD Modell (nur einmalig durchzuführen): Schnittlinien, relative Flächenvergleichspunkte, Merkmale von Bohrungen, Stiften, Clipsen und Ebenen, Position, Durchmesser, Parallelität, Rechtwinkligkeit usw.
• Laden der Scandaten
• Automatische Ausrichtung und automatisierter Inspektionsablauf inklusive Reporting durch Erstellen von Messprotokollen und Archivierung
• Frei gestaltbare Visualisierung der Qualitätsprüfung, Falschfarbendarstellung in 2D sowie 3D, Tabellen mit Nominalwerten und Toleranzen, Schnitte etc.
   

Güte und Qualität gesteigert

Dank der modernsten 3D Inspektionstechnologie des AICON StereoScan in Verbindung mit einem Drehteller und einer leistungsfähigen Inspektionssoftware führt die Wirthwein AG die dreidimensionale Qualitätsprüfung ihrer Kunststoffteile automatisiert durch. 

Trotz Bearbeitung großer Datenmengen aufgrund des ganzheitlichen Inspektionsansatzes wird ein effizienter Inspektionsablauf realisiert. Die Interpretation der Messergebnisse fließt umgehend in den Herstellungsprozess zurück, sie dient so unmittelbar der Steigerung der Produktionseffizienz und damit im Endergebnis der Güte und Qualität der mit Wirthwein-Kunststoffteilen ausgestatteten Fahrzeuge. 

 
Wir bedanken uns bei der Firma Wirthwein für die freundliche Zusammenarbeit und Unterstützung zur Realisierung dieses Berichts.