Form mit Messprotokoll

Messen von Werkstücken in der Maschine ist beim sächsischen Fräsdienstleister Hofmann & Engel Standardtechnologie geworden. Die Möglichkeit, die Arbeit gleich auf der Maschine zu protokollieren, hat zu etlichen Aufträgen aus Formenbau und Einzelteilfertigung verholfen.

"Mit 3D Form Inspect von m&h kann man schöneDinge machen, von denen ich vorher nicht geglaubt hätte, dass das geht, selbst an älteren Maschinen“, schwärmt Sven Böer vom Messen in der Maschine. Er ist der verantwortliche Meister für die Fertigung bei Hofmann & Engel im sächsischen Moritzburg bei Dresden. 

Hofmann & Engel bietet seinen Kunden die Übernahme des kompletten Projektmanagements, angefangen von gemeinsamen Forschungsprojekten über Berechnungen, Simulationen, Prüfungen, Tests bis hin zur Betreuung von Industriepartnern und der Fertigung. In der Fertigung versteht man sich als Fräsdienstleister und fertigt für den Formenbau, den Maschinenbau und oft auch für die Technische Universität Dresden Einzelteile nach Zeichnung, Formeinsätze, Formplatten und Prototypen unterschiedlicher Arten bis hin zu kompletten Formen. Die Werkstückgewichte reichen bis zu 5t bei einer maximalen Ausdehnung von 1500 x 1500 x 1500 mm. Die Werkstoffvielfalt reicht von Stählen, wie Werkzeugstahl und Edelstähle über Aluminium bis hin zu technischen Kunststoffen. Gefräst werden meist komplexe Werkstücke mit Freiformflächen und schräg im Raum liegenden Geometrien. Die geforderten Genauigkeiten sind hoch und die Toleranzfelder werden tendenziell enger. Immer häufiger sind auch Messprotokolle der Werkstücke Teil des geforderten Lieferumfangs.

Dazu sind alle möglichen m&h Taster und deren Tasterkombinationen und Messkreuze in der Software hinterlegt und werden vom Bediener lediglich entsprechend seiner Konfiguration an der Maschine ausgewählt. Das Programm wird an die Maschine übertragen und dort wie ein normales Bearbeitungsprogramm aufgerufen. Dann wird automatisch der Messtaster eingewechselt, über ein automatisch generiertes Programm kurz an einer Keramikkugel kalibriert, und die Messpunkte angetastet. Dadurch werden die thermischen und kinematischen Einflüsse auf der Maschine erfasst und kompensiert. Durch dieses, für m&h patentierte, Verfahren sind die Messergebnisse verlässlich und jederzeit wiederholbar. Bei 5-Achs-Maschinen erfolgt eine automatische Kompensation der Achsfehler in der vierten und fünften Achse. Die Ergebnisse werden per Programm wieder an den Computer zurück übertragen und dort unmittelbar in der Flächendarstellung am Bildschirm sichtbar gemacht. Sie können jederzeit als Protokoll ausgedruckt oder als Datensatz weitergegeben werden.

Gefragt nach den Haupteffekten im Betriebsablauf bei Hofmann & Engel nennt Sven Böer zuerst das Messen und Protokollieren von 3D-Formkonturen als wichtigste Errungenschaft. „Es erleichtert uns das Arbeiten immens. Ich kann vorher einschätzen wo es klemmt und kann frühzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen“ berichtet Sven Böer. Schließlich ist er mit 3D Form Inspect in der Lage, mit nur wenigen Mausklicks jederzeit auch zwischen den Bearbeitungsschritten sein Werkstück an beliebigen Stellen zu prüfen. „Mit 3D Form Inspect ist das Nachmessen an Stellen möglich, die vorher nicht machbar waren.“

Als zweiten Effekt nennt Sven Böer dann auch das Messen verschiedenster Geometrien und das gleichzeitige Prüfen von Passungen mit Toleranzen und die Dokumentation der Ergebnisse. „Wir haben die Sicherheit, dass es funktioniert und können das nachweisen“ erläutert er. „Wir wissen, dass das Teil stimmt, wenn es raus geht.“ Demgemäß sind Retouren auch bei komplexen Teilen mit engen Toleranzen selten geworden. Wenn doch mal ein Teil wieder aufgenommen werden muss, was nach dem Härten oder bei Formreparaturen unumgänglich ist, verhilft die Software 3D Form Inspect mit ihrem Modul Best Fit zu schnellem und genauem Rüsten.

Es ermittelt an beliebig wählbaren Konturpunkten mit dem Messtaster die tatsächliche Lage des Werkstückes in seiner Spannung. Die mit Best Fit ermittelten Werte dienen dann zur Verschiebung und Lageanpassung des Bearbeitungsprogramms in der Steuerung. Das Werkstück selbst muss also nur noch ungefähr an seine vorgesehene Position gespannt werden und auch bei Formveränderungen am Werkstück wird die Lage des Bearbeitungsprogramms auf die kritischen Stellen hin optimiert. „Das bringt was“, bestätigt Sven Böer. Schließlich stand auch er, wie viele andere Betriebe oft vor den Fragen ‚Nachfräsen, aber wie?‘ oder „Erneut aufspannen, aber wie?“ 

Als weiteren wichtigen Punkt erwähnt Sven Böer die in 3D Form Inspect integrierte Kollisionskon- trolle. In der Software sind sämtliche Taster von m&h mit Ihren Konturen und Kombinationsmöglichkeiten hinterlegt. Bei der Programmerstellung werden die Konturen der gewählten Taster und Stiftkombinationen automatisch auf Kollisionsgefahr mit den Werkstückkonturen geprüft. Erkennt die Software eine Konturüberschneidung wird dieser Teil des Programmes als nicht ausführbar gekennzeichnet. Das schafft Sicherheit im Betrieb. „Die Bedienung der Software ist völlig unproblematisch“, erklärt Sven Böer. „Die Bediener haben Vertrauen. Man kann die Programme getrost an der Maschine starten und weggehen.“ 

Alle vier Maschinen werden bei Hofmann & Engel von Programmen von einem Computer mit einer Lizenz 3D Form Inspect versorgt. Eine ebenso praktische wie kosteneffektive Lösung. Gefragt nach den Gesamteffekten wird angemerkt, dass es immer schwierig ist, die Effekte alle in Geld und Zeit auszudrücken. In einem ist sich Sven Böer aber sicher: „Dank dieser Möglichkeiten konnten wir schon Arbeiten annehmen, die vorher nicht machbar waren. Ohne die Messtaster und Software von m&h könnte ich nicht mehr arbeiten.“