Eine fortschrittliche Lösung für fortschrittliche Werkzeuge
Die Kombination aus Leica-Scanner und PolyWorks® hilft Majestic Industries, die Zeit für die Stanzformprüfung um die Hälfte zu reduzieren.
Majestic Industries, Inc. stellt Blechstanzformen für Industrie-, Konsum- und Automobilprodukte her. Um sich auf diesem äußerst wettbewerbsintensiven Markt abzuheben, hat sich Majestic auf Hochgeschwindigkeits-Folgeverbundwerkzeuge für große Stanzteile spezialisiert. Für die Herstellung dieser hochmodernen Werkzeuge setzt das Unternehmen fortschrittliche Technologien ein, die größere Herausforderungen und höhere Komplexität mit sich bringen.
Die Herausforderung
Die schiere Größe der Folgeverbundwerkzeuge macht es schwierig, sie zu prüfen und zu messen. Mit einer Länge von bis zu 18 Fuß und einem Gewicht von 100 Tausend Pfund können sie zu groß für ein Koordinatenmessgerät (KMG) und zu unhandlich für den Transport zu einem Prüflabor sein. Also investierte das Unternehmen in ein 3D-Scan- und tragbares KMG-System, das zu den Werkzeugen transportiert werden kann.
Die Lösung
Das 3D-Scansystem, das aus den Leica Geosystems Handgeräten T-Scan und T-Probe sowie der InnovMetric PolyWorks Software besteht, übernimmt den Großteil der Werkzeug- und Stanzinspektionen. Laut Mike Reed, Qualitätsmanager, „funktioniert das System sehr gut bei der Eingangs-, Zwischen- und Erstmusterprüfung. Wir sind sehr zufrieden mit dem, was es für uns tut.“ Majestic hat jedoch erkannt, dass das Scansystem viel mehr kann als nur die Qualität zu sichern. „Wir entdecken immer mehr Einsatzmöglichkeiten“, so Reed.
Eine der Entdeckungen von Majestic ist, dass die Kombination aus Leica-Scanner und PolyWorks-Software die Zeit für das Ausprobieren von Stanzformen um die Hälfte reduziert.
Progressive Würfelversuche
Bevor die Stanzteile zur Abnahme durch den Kunden eingereicht werden, durchläuft jedes Folgeverbundwerkzeug ein umfassendes Test-Verfahren. Nach dem Entwurf und der Konstruktion werden die Werkzeuge in Musterpressen eingesetzt und die ersten Stanzteile gemessen. Das Werkzeug wird dann bearbeitet, eingestellt und für einen weiteren Durchlauf von Musterteilen wieder in die Presse eingesetzt. Dieser iterative Prozess ist zeitaufwendig und arbeitsintensiv.
Aufgrund der Größe und Komplexität seiner Folgeverbundwerkzeuge benötigte Majestic früher mehr als zwei Monate für die Erprobungsphase der Werkzeuge. Reed sagte: „Je nach Teil kann es fünf bis acht Iterationen geben, bis wir es richtig hinbekommen.“ Die Muster wurden mit einer Koordinatenmessmaschine (KMG) vermessen, so dass das talentierte Konstruktionsteam von Majestic nur ein paar hundert Maße für die Diagnose der Stanzteile zur Verfügung hatte. Ohne das Gesamtbild verließen sich die Werkzeugkonstrukteure auf Erfahrung und Intuition, um zu bestimmen, wo Anpassungen erforderlich waren und wie viel Rückfederungskompensation eingesetzt werden sollte.
Da es zu vermeiden gilt, zu viel Stahl aus der Matrize zu entfernen, „haben wir vorsichtige Anpassungen vorgenommen, um sicherzustellen, dass wir immer ‚metallfrei‘ schneiden“, so Reed. Da jede Iteration fast eine Woche dauerte, verlängerten sich die Lieferzeiten, die Kosten stiegen und die Gewinne sanken.
Reed sagte: „Wir freuen uns sehr darauf, Scansystem zu nutzen, um die Rückfederung bei der Stanzformprüfung zu kompensieren. Mit dem Leica-Scanner und PolyWorks können wir diese Zeit um mehr als die Hälfte reduzieren.“ Die Zeitersparnis ergibt sich aus einer schnelleren Berichterstattung und besseren Informationen, die es den Werkzeugmachern ermöglichen, bei jeder Runde der Werkzeuganpassung aggressiver vorzugehen.
Mike Reed von Majestic scannt mit dem tragbaren Laserscanner Leica T-Scan eine Blechprägung direkt in PolyWorks.
Wenn die Erstmuster aus der Presse kommen, werden sie mit dem handgeführten Leica T-Scan gescannt. Der Scanner speist bis zu 20.000 Punkte pro Sekunde direkt in das PolyWorks|Inspector™ein. Innerhalb weniger Augenblicke nach Abschluss des Scans erstellt PolyWorks einen vollständigen Vergleich zwischen dem Teil und seinen CAD-Daten. Die resultierende Farbkarte stellt die Blechprägung anschaulich dar und hebt Bereiche hervor, die geändert werden müssen. Reed sagte: „Es ist eine fast sofortige Rückmeldung über die Qualität des Teils. Ich scanne sie und sage den Designern genau, was los ist.“
Die Software zeigt nicht nur an, wo das Teil außerhalb der Spezifikation liegt, sondern macht auch Schluss mit dem Rätselraten. „Mit PolyWorks gibt es ein Morphing-Werkzeug, mit dem wir die Rückfederung des Stanzteils vorhersagen und anpassen können“, so Reed. „Auf diese Weise reduzieren wir die Anzahl der Iterationen des Würfelversuchs.“
„Selbst bei einer knappen Frist für ein schwieriges Teil wissen wir, dass wir die Arbeit gut erledigen können.“ Mike Reed, Qualitätsmanager, Majestic
Die Vorteile
Das Fazit für Majestic ist, dass die Verkürzung der Testzeiten dazu beiträgt, dass das Unternehmen wettbewerbsfähig ist. Seine Kunden entwerfen komplexe Stanzteile und erwarten gleichzeitig kürzere Lieferzeiten und niedrigere Preise. Um der Nachfrage gerecht zu werden, nutzt Majestic das 3D-Scansystem, um den Prozess der Formenherstellung zu beschleunigen.
Majestic ist der Herausforderung gewachsen
Als Beweis führte Reed ein Projekt an, das mit einer komplexen, zweiteiligen Baugruppe begann, die der Kunde in einem einzigen Stanzteil zusammengefasst haben wollte. Dieses Projekt war eine Herausforderung, denn die Teile waren sehr lang, sehr verwinkelt und sehr unvorhersehbar in Bezug auf die Rückfederung. Reed sagte: „Ohne 3D-Scannen hätten wir diese Aufgabe nicht bewältigen können. Es hätte zu viele Iterationen gebraucht, viel zu lange gedauert und wäre zu riskant gewesen.“
Majestic verließ sich auf das 3D-Scansystem und nahm die Herausforderung an, das Folgeverbundwerkzeug für diese schwierige Prägung zu fertigen. Wie inzwischen üblich, wurden die ersten Stanzteile in PolyWorks|Inspector™ untersucht. Mithilfe der Live-Feed-Funktion wurden die Daten des Laserscanners T-Scan und des tragbaren KMG T-Probe direkt in PolyWorks übertragen, während das Muster gescannt wurde. Anschließend wurde aus den gescannten Daten mit Hilfe der PolyWorks-Vernetzungstechnologie automatisch ein Polygonmodell erstellt. Nach dem Import des Referenzmodells (vernetztes CAD-Modell) wurde es mit dem gescannten Teil verglichen, um eine vollständige Abweichungsanalyse durchzuführen. Die Formenbauer überprüften dann die resultierende Farbkarte, um genau zu bestimmen, welche Änderungen notwendig waren.
Als die Änderungen die Kompensation der Rückfederung betrafen, verwendete Majestic das Morphing-Werkzeug in der PolyWorks|Modeler™-Lösung. Diese Anwendung nimmt automatisch die notwendigen Anpassungen vor, um eine Prägung zu erhalten, die den Konstruktionsspezifikationen entspricht. „Mit dem Morphing-Werkzeug fixiere ich die Punkte in den Scandaten, die ich nicht verschieben möchte. Dann wähle ich Punkte in den Bereichen aus, die ich im CAD-Modell anpassen möchte, und PolyWorks gleicht sie automatisch mit den entsprechenden Punkten auf dem gescannten Teil ab. Schließlich lege ich den Kompensationsprozentsatz fest, und PolyWorks führt alle Berechnungen für mich durch, kompensiert die Auto-Match-Punkte und erstellt ein neues Netz für das CAD-Modell“, so Reed.
Nachdem die Änderungen vorgenommen worden waren, wurden die Daten in CATIA® importiert, um sie für die Modifizierung des Werkzeugentwurfs und die Erstellung neuer Bearbeitungswege zu verwenden. Dann begann das Team mit der zweiten Runde der Bearbeitung, des Stanzens und des 3D-Scannens. Reed sagte: „Selbst mit dem Scansystem brauchten wir sechs Iterationen, um dieses Teil richtig hinzubekommen.“ Aber er merkte schnell an: „Ohne dem System wäre es mehr als doppelt so viel gewesen..“
Nach der Fertigstellung war Majestic froh, dieses schwierige Projekt angenommen zu haben, und der Kunde war mit dem Ergebnis sehr zufrieden. Laut Reed ist Majestic Industries seit jeher auf dem neuesten Stand der Technik, und er glaubt, dass dies ein wichtiger Grund für den anhaltenden Erfolg des Unternehmens ist.
PolyWorks|Inspector™
PolyWorks|Modeler™