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Forschungsziel: Die Röntgen-Computertomographie (CT) ist in der Medizin ein breit eingesetztes, bildgebendes optisches Diagnoseverfahren. Dieses Verfahren soll nun auch in der Produktionstechnik zur zerstörungsfreien Bauteilprüfung eingesetzt werden. Besonders interessant ist die CT für die Produktentwicklung und Qualitätssicherung von Spritzgussbauteilen aus Kunststoff, wie z.B. Mehrfachsteckverbindungen. Diese weisen eine komplexe Geometrie auf. Bislang wurde zur Qualitätssicherung eine aufwendige Erstbemusterung vorgenommen. Dabei wurde das Bauteil mechanisch zerteilt und in Feinarbeit vermessen. Dies ist sehr zeit- und arbeitsintensiv. Derartige industrielle Erstbemusterungsprozesse sind Voraussetzung für die Herstellung neuer Produkte in der Serienproduktion.
Stefan Maier +49 6403 7753-0
stefan.maier@boida.com
Dipl.-Ing. Andreas Gässler
+49 721 608-24240
gaessler@kit.edu
Problemstellung und Projektziel
Die Röntgen-Computertomographie (CT) ist die aufstrebende Technologie in der Fertigungsmesstechnik, mit der bestimmte Prüfaufgaben überhaupt erst möglich werden. Hier besteht branchenübergreifendes Interesse, dass die CT weitere Anwendungsfelder in der Medizintechnik, Konsumgüter- und Elektronikindustrie erschließt.
Vorgehensweise
Die CT ist ein bildgebendes optisches Verfahren, mit dem technische Bauteile vollständig und zerstörungsfrei geprüft werden können. Gegenüber taktilen und lichtoptischen Messverfahren hat die CT Vorteile aufgrund der sehr hohen Punktedichte und der Möglichkeit Merkmale zu prüfen, die für andere Verfahren schwer oder gar nicht zugänglich sind, z.B. innen liegende Geometrien. Daher wird die CT zunehmend auch zum dimensionellen Messen eingesetzt. Besonders interessant ist die CT für die Erstbemusterung und Qualitätssicherung von Spritzgussbauteilen.
Das Ergebnis der Prüfung mittels CT kann vergleichbar zur taktilen Koordinatenmesstechnik ein Messprotokoll nach Prüfplan sein. CT-typisch ist jedoch der Soll-Ist-Vergleich. Hierbei handelt es sich um eine farbcodierte Abweichungsdarstellung des aus der Tomografierung erstellten Oberflächenmodells zur idealen Nominalgeometrie (z.B. CAD-Modell). Der Soll-Ist-Vergleich beurteilt die Bauteilgeometrie nicht nach einzelnen Merkmalen (z.B. Durchmesser einer Bohrung oder Ebenenabstände), sondern in seiner Gesamtheit. In der Produktion sind immer noch merkmalorientierte technische 2D-Zeichnungen vorherrschend. Die zielführende Interpretation und Nutzung der höheren Aussagekraft eines Soll-Ist-Vergleichs zur Anpassung und Verbesserung der Fertigung ist daher bisher schwierig. Insbesondere ist die funktionsorientierte Rückkopplung der festgestellten Abweichungen in den Spritzgießprozess noch nicht standardisiert.
Anwendungspotenzial und Ergebnisse
Mit dem Vorhaben SmartInspeCT wird das Verbesserungspotenzial der Korrektur von Spritzgusswerkzeugen auf Basis von CT-basierten Soll-Ist-Vergleichen, insbesondere bei der Produktentwicklung, erforscht. Hierzu wird ein Modul entwickelt, das auf Basis des vorhandenen Soll-Ist-Vergleiches die Geometrieabweichungen entsprechend ihrer Gestaltabweichungsordnung separiert und Kennwerte für das Prozessmodell des Spritzgießprozesses erzeugt. Über die Auswertung des Prozessmodells können dann Korrekturwerte für das Werkzeug und den Prozess bereitgestellt werden. Die erforderliche Produkt- und Prozessqualität wird schneller erreicht bzw. wieder hergestellt.
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