werkzeug- und formenbautage prozessoptimierung mit
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Werkzeug- und Formenbautage
Stefan Saalfeld | 11.10.2019
Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Agenda
Spritzguss-Prozesskette2
ATOS Grundlagen3
Live-Vorführung GOM Software 4
3D-Testing5
GOM – Präzise industrielle 3D-Messtechnik1
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GOM
Präzise industrielle 3D-Messtechnik
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GOMs Expertise in optischer 3D-Messtechnik
GOM entwickelt, produziert und vertreibt Software, Maschinen und Anlagen für die industrielle und automatisierte 3D-Koordinatenmesstechnik, 3D-Computertomografie und 3D-Testing.
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3D-Koordinatenmesstechnik mit ATOS
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GOM hat Technologien der automatisierten Messtechnik in 3D-Messmaschinen integriert, die viele verschiedene Anwendungsbereiche und Bauteilgrößen abdecken.
ATOS ScanBox
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3D-Koordinatenmesstechnik mit GOM CT
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Photogrammetrischer Computertomograph
225-kV-Röntgenquelle
3k-Detektor
Messfeld: Ø:240mm H:400mm
Photogrammetrische Kalibrierung
Temperature Balancing
5-Achs-Kinematik
GOM CT
Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
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3D-Testing
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GOM Software
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GOM Zentrale und Hubs
Zentrale
Braunschweig, Germany
GOM Hubs
∙Shanghai, China
∙Charlotte, USA
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GOM Metrology Network
1.200 Messtechnik-Spezialisten
60 Niederlassungen weltweit
Kontinuierliches Wachstum auf 600 Mitarbeiter in GOM Gruppe
GOM Gruppe mit8 eigenen Niederlassungen
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GOM und ZEISS – Gemeinsame Entwicklung zu einem Produktivitäts-Enabler
Carl ZeissIndustrielle
Messtechnik GOM
IQS RMS
Carl Zeiss Microscopy
SMTSemiconductor Manufacturing
Technology
IQRIndustrial Quality & Research
COMConsumer Markets
MEDMedical Technology
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3D-Koordinatenmesstechnik
Kombiniertes Portfolio GOM und ZEISS
CMMsOptische und Multisensor-
Messmaschinen Form & Oberflächen
3D-Testing Computertomografie
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Automobilhersteller: u. a. Audi, Bentley, BMW, Chrysler, Daihatsu, Daimler, Fiat, Ford, General Motors, Groupe PSA,
Honda, Hyundai, Jaguar Land Rover, McLaren, Mitsubishi, Nissan, Opel, Porsche, Renault, Rolls-Royce, Škoda, Subaru, Suzuki, Tata, Toyota, Vauxhall, Volkswagen, Volvo
Automobilzulieferer: u.a. Adient, Autoliv, Automotive Lighting, Bosch, Bridgestone, Brose, Continental, Delphi, Dräxlmaier,
Faurecia, Goodyear, Grupo Antolin, Hella, Johnson Controls, Joyson Safety Systems, Key Safety Systems, Magneti Marelli, Plastic Omnium, Polytec Group, Promens Zevenaar, Schaeffler, Schuler, Toolcraft, Valeo, Varroc Lighting, Vibracoustic, Vredestein, Werkzeugbau Siegfried Hofmann, Yanfeng
Materialhersteller: u. a. 3M, BASF, Clemson University, Daikin, DIK Kautschuktechnologie, Dow Chemical, Faserinstitut
Bremen, Fraunhofer (ICT), Hitachi Chemical, Hutchinson, IMA Dresden (Materialforschung und Anwendungstechnik), Inegi, ITRI, Kangde Composite, Kö-Chemie, Lanxess, LG Chem, National Research Council (AMTC), Polymer Competence Center, Polytec Group, RWTH Aachen (IKV), Sabic, Solvay Group, Sumitomo, Toray Group, Wintec
Medizintechnik: u. a. Aesculap, Altay Scientific, BASF, Celon Pharma, CeramTec, Cochlear, Coloplast, Cyberdyne, Daiken
Medical, Dentsply, DePuy Synthes, Edap, Fresenius, Fresenius, Gerresheimer, GN Hearing, Knudsen Plast, Materialise, Medtronic, Novo Nordisk, Olympus, Phoenix Mecano, Planmeca, Promed, Radiometer, Sahva, Sarstedt, Sartorius, SHL Group, Stratec Biomedical, Symbios, Synbone, West Pharmaceutical Services, Johnson & Johnson, Terumo, Zimmer Biomet
Konsumgüter: u. a. Adidas, Stanley Black & Decker, Brother, BSH Group, Busch-Jäger, Canon, Daikin, Danfoss, Dyson,
Electrolux, Fischer-Price, Foxconn, Garmin, GE Appliances, Geberit, Green Point, HP, Hilti, Hitachi, Huawei, IKEA, JVC Kenwood, Lego, LG, Logitech, Makita, Microsoft, NEC Group, Nike, Olympus, Panasonic, Philips, Pioneer, Playmobil, Procter & Gamble, Samsung, Sharp, Sony, Stihl, Toshiba, Tupperware, Vaillant, Velux, YKK Zipper
Kundenauszug Spritzguss und Kunststoff
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Agenda
GOM – Präzise industrielle 3D-Messtechnik1
ATOS Grundlagen3
Live-Vorführung GOM Software 4
3D-Testing5
Spritzguss-Prozesskette2
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Zeit für Produkt-Entstehungs-Prozess
Materialkennwerte BelastungstestsKonstruktion CAD
Formen- & Werkzeugbau
Simulation Bauteile Zusammenbau
Der Prozess wird zunehmend zeitlich gestrafft.
Material-kennwerte
BelastungstestsKonstruktion CAD
Formen- & Werkzeugbau
Simulation Bauteile Zusammenbau
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM-Lösungen vereinfachen komplexe Messaufgaben in der Produktentwicklung und Produktion
∙ Verkürzung der Entwicklungszeiten
∙ Erhöhung der Produktqualität
∙ Verbesserung der Qualitätssicherung über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes
Qualitätssicherung in der Spritzguss-Prozesskette
Materialkennwerte CAD / PMI Simulation Werkzeugbau & Elektrodenfertigung
Spritzgussteile Serienprüfung Zusammenbau & Belastungstests
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Agenda
GOM – Präzise industrielle 3D-Messtechnik1
Spritzguss-Prozesskette2
Live-Vorführung GOM Software 4
3D-Testing5
ATOS Grundlagen3
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Optischer 3D-Scanner für die dreidimensionale Bauteilvermessung und -inspektion
Unabhängig von Objektgröße, Oberflächenbeschaffenheit und Bauteilkomplexität
Vollflächige Bauteilbeschreibung und präzise 3D-Koordinaten
Flächenhafte Bauteilvermessung
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Flexibles Sensorkonzept
Ein Sensorkopf | Modulares DesignStationär | Mobil
Flexibel skalierbare Messfelder
Klein bis groß
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Taster kombiniert flächenhafte und Einzelpunkt Messung
∙ Schneller Prozess, da alle Messungen mit einem System
∙ Alle Auswertungen (flächenhaft und taktil) direkt in der ATOS Software
Optisch und taktil in einem System
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Ein Sensorkopf | Modulares Design
Mobil – Stationär – Automatisiert
Mobiles Messsystem Stationäres Messsystem Automatisiertes Messsystem
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Messablauf in drei einfachen Schritten
3D Form- und Maßanalyse mit ATOS
Schritt 1Digitalisierung
Schritt 2Auswertung
Schritt 3Prüfbericht/Tabelle
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
3D-Messdaten für Folgeprozesse
ATOS liefert 3D-Netze (STL)
Auflösung feinster Details
Messung kleiner Radien
CNC-Bearbeitung
Daten für Folgeprozesse
Qualitätskontrolle
Additive Fertigung
Flächenrückführung
![Page 26: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/26.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
3D-Messdaten für Folgeprozesse
ATOS liefert 3D-Netze (STL)
Auflösung feinster Details
Messung kleiner Radien
CNC-Bearbeitung
Daten für Folgeprozesse
Qualitätskontrolle
Additive Fertigung
Flächenrückführung
![Page 27: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/27.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Grundkonzept Inspektionssoftware
Auswerte-Workflow
Soll-Daten(CAD/STL = Musterteil, Messpläne, FTA)
Ist-Daten
(Meshes, Punktewolken)
Ausrichtung Ist-Daten gegen Soll-Daten
(RPS, 3-2-1, Best-Fit)
Vergleich/Prüfung
(Fläche, Schnitte, Koordinaten, Form/Lage, Toleranzen)
Prüfberichte
(Diagramme, Tabellen, Freier Viewer)
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GOM Inspect Software
Ausrichtungen
GOM Inspect Professional beinhaltet
Alle Standard-Ausrichtungen
∙ RPS-Ausrichtung
∙ Hierarchische Ausrichtung auf Basis von Geometrieelementen
∙ Referenzpunkte
∙ Verschiedene Best-Fit-Verfahren
∙Lokales Best-Fit
∙Globales Best-Fit
∙ Lokale Koordinatensysteme
Kundenspezifische Ausrichtungen
∙ Balanced Beam
∙ Equalized Nested
Unterschiedliche Ausrichtungen können parallel vorgehalten und verwaltet werden
Lokale Best-Fit-Ausrichtung RPS-Ausrichtung
![Page 29: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/29.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Soll-Ist-Vergleich
Polygonnetz beschreibt Freiformflächen und Regelgeometrien
Abgleich erfolgt durch
∙ Flächenvergleich mit Zeichnung
∙ Direkt mit CAD-Datensatz
Software realisiert
∙ 3D-Analyse von Oberflächen
∙ 2D-Analyse von Schnitten und Punkten
CAD-basierte Generierung von Regelgeometrien
∙ Linien
∙ Ebenen
∙ Kreise
∙ Zylinder
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Form- und Lage-Analyse
Stellt funktionalen Aspekt des Bauteiles in Vordergrund
∙ Im Gegensatz zur reinen Maßanalyse
Entsprechende GD&T-Elemente sind
∙ Planarität
∙ Parallelität
∙ Zylindrizität
∙ Position
Normgerechte Betrachtungsweisen sind möglich
∙ Zweipunktmaße
∙ Maximale Material-Bedingung
∙ Positionstoleranz im lokalen Bezug- und Koordinatensystem
![Page 31: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/31.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Trend-, SPC- und Deformationsanalyse
Parametrik ermöglicht
∙ Umsetzung der Trendanalyse für Mehrfachauswertung
∙ Statistische Prozesskontrolle (SPC)
∙ Deformationsanalyse
Vollflächige Auswertung von mehreren Teilen/Stufen innerhalb eines Projekts möglich
Funktionalitäten für die Ermittlung statistischer Analysewerte wie
∙ Cp
∙ Cpk
∙ Pp
∙ Ppk
∙ Min
∙ Max
∙ Avg
∙ Sigma
![Page 32: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/32.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
CT-Datenimport
Import und Analyse von CT-Daten in GOM Inspect
∙ Native Formate: *.vgi, *.vgl, *.pcr, *.exv, *.rek
Import von CT-Datenformaten per Drag & Drop
Die Software identifiziert unterschiedliche Materialien
Import von einzeln gescannten Materialien
Import von Datensätzen mit mehreren Objekten, die gleichzeitig mit einem CT aufgenommen wurden
Kostenlose GOM Inspect Software
Import und Analyse von CT-Daten möglich
![Page 33: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/33.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Punktbasierte Inspektion
Auswertungsfunktion auch für Punktewolken anwendbar
Bestimmung von Abständen
Vergleich der Punkte zum CAD-Modell
Erzeugung mehrere Geometrieelemente durch Anwendung der Konstruktions-funktionen
Überprüfung erzeugter Elemente bzgl.
∙ Maßhaltigkeit
∙ Form- und Lage-Toleranzen
∙ Ebenheit
∙ Rundheit
∙ Position
∙ Neigung
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Reporting
Berichterstellung mit
∙ Snapshots
∙ Bildern
∙ Tabellen
∙ Diagrammen
∙ Texten
∙ Grafiken
Ergebnisse auf Benutzeroberfläche darstellen/bearbeiten
Messergebnisse in PDF exportierbar
Kundenspezifische Vorlagen wiederverwendbar
Jede im Report gespeicherte Szene im 3D-Fenster anschaubar
![Page 35: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/35.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Agenda
GOM – Präzise industrielle 3D-Messtechnik1
Spritzguss-Prozesskette2
ATOS Grundlagen3
3D-Testing5
Live-Vorführung GOM Software 4
![Page 36: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/36.jpg)
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GOM Software „Live“
Elektrodeninspektion
Werkzeugprüfung
Digitaler Zusammenbau
![Page 37: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/37.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Software „Live“
![Page 38: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/38.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Software „Live“
![Page 39: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/39.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Software „Live“
![Page 40: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/40.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Software „Live“
![Page 41: Werkzeug- und Formenbautage Prozessoptimierung mit](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022012520/6194b8a1885420476a58926a/html5/thumbnails/41.jpg)
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Software „Live“
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GOM Software „Live“
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Software „Live“
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM Software „Live“
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Agenda
GOM – Präzise industrielle 3D-Messtechnik1
Spritzguss-Prozesskette2
ATOS Grundlagen3
Live-Vorführung GOM Software 4
3D-Testing5
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM-Lösungen vereinfachen komplexe Messaufgaben in der Produktentwicklung und Produktion
∙ Verkürzung der Entwicklungszeiten
∙ Erhöhung der Produktqualität
∙ Verbesserung der Qualitätssicherung über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes
Qualitätssicherung in der Spritzguss-Prozesskette
Materialkennwerte CAD / PMI Simulation Werkzeugbau & Elektrodenfertigung
Spritzgussteile Serienprüfung Zusammenbau & Belastungstests
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
GOM-Lösungen vereinfachen komplexe Messaufgaben in der Produktentwicklung und Produktion
∙ Verkürzung der Entwicklungszeiten
∙ Erhöhung der Produktqualität
∙ Verbesserung der Qualitätssicherung über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes
Qualitätssicherung in der Spritzguss-Prozesskette
Materialkennwerte CAD / PMI Simulation Werkzeugbau & Elektrodenfertigung
Spritzgussteile Serienprüfung Zusammenbau & Belastungstests
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Oberflächendehnung Kunststoff-Papierklammer
∙ Haupt- und Nebenformänderung
∙ Dehnung in X und Y, Scherung
∙ Dickenabnahme
∙ Dehnraten für alle Dehnungen
Ergebnisse
∙ Viermalige Belastung (manueller Hebel)
∙ Dehnunsspannung (Stellen mit höchster Dehnung)
∙ 3D Visualisierung, Bildserien, Punkte,…
∙ Diagramme, Statistikdaten, Exporte,…
Kontrolle und Optimierung von
∙ Vorhersage von Materialversagen
∙ Verifikation mit der FEM Simulation
∙ Sichere und schnelle Produktentwicklung
Bauteiltests Papierklammer – Dehnung
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
3D-Bewegungs- und Beschleunigungsanalyse
Lüfterrad von Automobil-Kühlerlüfter
∙ 3D Verschiebung und Verformung
∙ Geschwindigkeit und Beschleunigung
∙ 6DoF Analysen
∙ Schwingungsanalyse
Verformungsmessung an rotierendem Bauteil
∙ Hochlauf auf 1.800 U/min
∙ Temperaturbeaufschlagung
Bauteiltests Lüfter – Verformung
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3D-Bewegungs- und Beschleunigungsanalyse
Lüfterrad von Automobil-Kühlerlüfter
∙ 3D Verschiebung und Verformung
∙ Geschwindigkeit und Beschleunigung
∙ 6DoF Analysen
∙ Schwingungsanalyse
Ergebnisse
∙ Stehendes Bild durch getriggerte Messung (6 Lüfterblätter, 1 Messung / Umdrehung)
∙ Ca. 1mm Verformung bei 20°C & 1.800 U/min
∙ Ca. 2mm Verformung bei 50°C & 1.800 U/min
Optimierung von
∙ Ursachenanalyse (Geräusche, Schwingungen)
∙ Bauteilauslegung und -festigkeit
∙ Material / Materialkombinationen
∙ Befestigungskonzepten
Bauteiltests Lüfter – Verformung
Z-Verformung beim Hochlauf (Temperatur 20°)
Z-Verformung beim Hochlauf (Temperatur 50°)
Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Bauteiltests Werkzeug – Verformung
© TU Chemnitz
Messaufbau in Situ Bewegung der Werkzeughälften zueinander beim Spritzvorgang
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Prozessoptimierung mit optischer 3D-Messtechnik
Bauteiltests Werkzeug – Verformung
Zufahren
des Werk-zeuges
Auffahren
des Werk-zeuges
Einspritzvorgang
Aufdrücken der Werk-zeughälfte um 2/100
Verschiebung der Werkzeughälfte „nach oben“ um 3/100
Verschiebung X & Y mit CAD Überlagerung
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