Lösungen
Unsere innovativen Softwaresysteme realisieren schwierige Automatisierungsaufgaben beim Fräsen, Schleifen und der additiven Fertigung. Um dieses Ziel zu erreichen integrieren wir 3D-Scanner und Prozess-Sensoren in industrieübliche Maschinen und Roboter.
Mit unseren Anwendungsmodulen lassen sich Bauteile entsprechend ihrer individuellen Form oder den jeweiligen Verschleiß-Erscheinungen automatisch bearbeiten. Auf diese Weise reparieren unsere Kunden z. B. Triebwerks- oder Strömungsteile sowie individualisieren Komponenten mit AM. Weiterhin setzen sie Werkzeuge instand und entgraten Gusswerkstücke oder bearbeiten AM-Bauteile und noch vieles mehr.
Die BCT-Lösungen sind modular aufgebaut und lassen sich daher zu automatisierten Prozessen und Prozessketten kombinieren.
- OpenSCAN: In-Prozess Laser-Linien-Scannen und Scandaten-Aufbereitung
- OpenFIT: Best-fit-Bearbeitung mit Messtaster-Daten und 3D-Scandaten
- OpenDED: NC-Bahn-Erzeugung für DED auf Basis von CAD- und 3D-Scandaten für additive und hybride Prozesse; automatischer DED-Prozess für Rotations-Bauteile
- OpenDATA: In-Prozess Sensordaten-Aufnahme, ortsaufgelöste Darstellung und Auswertung
- OpenARMS: (Open Adaptive Repair and Manufacturing Software): anwendungs-spezifische Automatisierungslösungen für die adaptive Bearbeitung
BCT-Lösungen sind für industrie-üblichen CAD- und CAM-Formate, Sensoren, Steuerungen offen und unterstützen damit sowohl kartesische Maschinen als auch Industrieroboter.
Für die Entwicklung der Anwendungen stehen und mehrere 3D-Drucker, ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum, eine Roboterzelle mit 8-Achs-Roboter sowie verschiedene 3D-Linien-Scanner und Prozess-Sensoren zur Verfügung.
BCT: Individualität zählt
Oft unterscheidet sich die reale Bearbeitung von einem zuvor geplanten Vorgehen. Die Gründe sind vielfältig. So sind Bauteile nicht an der Position und in der Orientierung gespannt wie vorgesehen, oder weisen individuelle Form-Unterschiede z.B. auf Grund fertigungsbedingter Schwankungen oder Abnutzungen durch den Betrieb auf. Häufig erfordert die Berücksichtigung dieser Abweichungen eine aufwendige, manuelle Bearbeitung. Das geht besser!
Die unter OpenARMS zusammengefassten BCT-Lösungen erfassen Position und Form von Werkstücken und übertragen vordefinierte Strategien auf diese Bauteile oder nutzen die Informationen als Basis für den 3D-Druck (Auftragschweißen). Die automatisierte, bauteil-individuelle Bearbeitung nennen wir Adaptive Bearbeitung.
Ihre Vorteile (subtraktive Verfahren)
+ Automatische Berücksichtigung individueller Bauteilformen
+ Kein langwieriger manuellen Ausrichteprozesses
+ Reduzierung der Anforderungen an die Vorrichtung, was wiederum die Kosten senkt
+ Verringerung des Ausschusses
+ Minimierung der manuellen Nacharbeit.
Ihre Vorteile (additive Verfahren)
+ Optische oder taktile Erfassung der Substratgeometrie
+ Adaptive Aufbau-Strategien
OpenSCAN | Bauteilerfassung per Laser-Linien-Scan
Um individuell geformte Bauteile oder spezielle Aufspannsituation im Rahmen einer adaptiven Bearbeitung berücksichtigen zu können, müssen zunächst die Unterschiede zur nominellen Situation (CAD) ermittelt werden. Hierzu verfügen alle adaptiven Systeme über integrierte/angeschlossene Messtechnik.
Im einfachsten Fall lassen sich die Unterschiede mit schaltenden Tastern ermitteln. Meist sind sie bereits vom Maschinenhersteller in NC-Maschinen integriert und ermöglichen verlässliche Messungen einzelner Punkte. Die BCT Lösungen zur Adaptiven Bearbeitung verfügen über integrierte Mess-Module mit denen sich Messabläufe definieren und Ergebnisse anzeigen lassen.
Erfordert die Bearbeitungsaufgabe jedoch eine große Anzahl Messpunkte, so ist das Laser-Linien-Scannen besser geeignet. Dabei werden die Abstände eines auf das Bauteil projizierten Streifens zum Sensor punktweise ausgewertet. Das Verfahren ist sehr schnell und liefert gleichzeitig eine große Anzahl an Messpunkten. Mit OpenSCAN lassen sich diese Messvorgänge definieren. Spezielle Kompensationen erhöhen die Genauigkeit der Messungen – insbesondere, wenn diese aus unterschiedlichen Richtungen erfolgen.
Ihre Vorteile:
+ Messung des Bauteils in der Maschine mit dem Roboter
+ Kurze Messzeiten bei hoher Auflösung
+ Erfassung von Bauteilzuständen für unterschiedliche Zwecke
Anwendungen
Erfassung der Geometrie von Karbonfaser-Bauteilen
Beim Schäften von Werkstücken aus Verbundmaterial müssen einzelne Lagen definiert abgetragen werden. Die Kenntnis der Bauteilgeometrie ist hierbei Grundvoraussetzung. Die flächige Erfassung erfolgt schnell und genau mittels Laser-Linien-Scan.
Reprofilierung von Ein- und Austrittskanten von Fan-Schaufeln
Die aktuelle Form der Ein- und Austrittskanten wird in einem ersten Prozessschritt erfasst. Das Laser-Linien-Scannen liefert hierzu die entsprechenden Daten, hoher Genauigkeit. Mit Hilfe der Ist-Daten berechnete die Software dann die NC-Programme zur Wiederherstellung des gewünschten Profilverlaufs.
3D Druck
Zur Kontrolle von Zwischenergebnissen nach dem Auftragen einer Anzahl an Lagen beim Laser-Auftragschweissen dient ein Scan mit einem Laser-Linien-Sensor. Der erfasste Zustand kann dann verwendet werden, um die nachfolgenden Prozessschritte anzupassen.
OpenFIT | Ausrichten von Bearbeitungen
Das exakte Ausrichten von Bauteilen zur Bearbeitung ist häufig ein Problem. Fertigungs-bedingte Abweichungen der einzelnen Bauteile, einfache Vorrichtungen oder Unterschiede bei deren Handhabung sind mögliche Ursachen. Aber, die Bearbeitung muss an der geplanten Position erfolgen und bei der Bearbeitung gegossener/gedruckter Rohteile sind Aufmaße zu berücksichtigen, um die Fertigteil-Geometrie in das Rohteil ‚einzupassen‘.
OpenFIT:
+ belastet das CAM System nicht
+ übernimmt bestehende NC-Programme
+ berücksichtigt die Eigenschaften der verwendeten Maschinen/Roboter sowie der Vorrichtung
Nach Import des CAD-Modells des Bauteils/der Vorrichtung sowie der Bearbeitungsprogramme erfolgen die Definition und Ausführung der Messungen zur Lage-Erfassung innerhalb der Maschine mittels integriertem Messmodul (taktiles Messen). Die direkte Kommunikation zwischen OpenFIT und der NC-Steuerung ermöglicht den automatischen Transfer von Mess-Programmen und der Ergebnisse. Ausgehend davon minimiert OpenFIT die Abweichungen zwischen Soll und Ist-Lage und orientiert so die Bearbeitung neu. Es besteht die Wahl, das NC-Programm anzupassen, oder die neue Orientierung an die Maschine zu senden.
Zusätzlich lassen sich Aufmaße an Bearbeitungsbereichen berücksichtigen. Dies gewährleistet eine entsprechende Materialmenge für eine sichere Prozessführung.
Ihre Vorteile
+ Entfall eines langwierigen, manuellen Ausrichteprozesses.
+ Senkung der Anforderungen an die Vorrichtung und damit verbundene Kostenreduzierung.
+ Kontrolle über das Bearbeitungs-Aufmaß
+ Einbindung in den derzeitigen Prozessablauf ohne großen Aufwand
+ Keine Neuberechnung der NC-Programme durch CAM nötig
+ Keine Änderung des NC-Programms bei „Frame“ Übertragung
Anwendungen
Kompensation von Aufpannfehlern:
Serienteile eingespannt in eine einfache Vorrichtung weisen Unterschiede in der Orientierung auf. Die Lage der Bauteile wird gemessen. Die NC-Programme werden entweder direkt angepasst oder unverändert(!) innerhalb eines neuen Koordinatensystems auf der Maschine ausgeführt.
Nachbearbeitung 3D gedruckter Bauteile:
Bohrungen, Passungen und Funktionsflächen werden nach dem eigentlichen Druck mittels klassischer Fertigungsmethoden wie Fräsen oder Bohren erstellt. Zur korrekten Orientierung der Bearbeitungen wird die Lage des Bauteils innerhalb der NC Maschine gemessen. Zur Steigerung der Genauigkeit berücksichtigt die Kompensation dabei zusätzlich die durch die Konstruktion noch verbliebenen Freiheitsgrade der Vorrichtung.
Nacharbeit von Gussteilen:
An größeren Gussteilen sind Flansche etc. zu bearbeiten. Dazu wird die Lage des Bauteils als auch das lokale Aufmaß an den Bearbeitungsstellen berücksichtigt. Die Information über Lage/Aufmaße erhält man entweder durch direktes Messen in der Bearbeitungsmaschine, oder durch den Import extern gemessener D
OpenDED | Adaptives Auftragschweißen (LMD)
Das automatisierte Auftragschweißen eröffnet vielfältige Möglichkeiten hinsichtlich Teile-Fertigung als auch -Reparatur. Features lassen sich zu einem späten Zeitpunkt Standardkomponenten hinzufügen, um diese an besondere Anforderungen anpassen zu können, verschlissene Bereiche können wieder aufgefüllt und mit den anderen Funktionalitäten des OpenARMS-Pakets bearbeitet werden.
OpenDED unterstützt die Anwendungen durch angepasste Bahngenerierung für den Schweißprozess, einschließlich spezielle An- und Abfahrbewegungen. Selbstverständlich lassen sich Aufschweißungen zuvor per Scan erfassten Flächen hinzufügen. Für rotations-symmetrische Bauteile stehen spezialisierte Aufbau-Strategien zur Verfügung, die die Rotationsachsen der Anlage in besonderer Weise nutzen.
OpenDED:
+ generiert Bahnen für das Auftragsschweißen
+ bietet Strategien sowohl für kartesischen Aufbau als auch für rotations-symmetrische Bauteile
+ fügt sich nahtlos in die OpenARMS-Software ein
Nach Import oder Scan der Substratgeometrie und Eingabe des Zielvolumens wird das Differenzvolumen ermittelt und mit entsprechenden Schweißbahnen gefüllt. Unterschiedliche Strategien erlauben eine Anpassung des Prozesses an die jeweiligen Anforderungen. Die Aufbaurichtung lässt sich ebenso festlegen wie die Orientierung des Schweißkopfes.
Rotationssymmetrische Bauteile lassen sich insbesondere auf Anlagen mit Rundachse mit einem Minimum an Start/Stops aufbauen. Die hinterlegte Anlagenbeschreibung einschließlich der Kinematik erlaubt eine vorherige Simulation der Bewegungsabläufe.
Ihre Vorteile
+ Integration in OpenARMS.
+ Erzeugung der Schweißbahnen mit unterschiedlichen Strategien.
+ Simulation der Bahnen
+ Optimierter Aufbau von Rotationsteilen
Anwendungen
Aufbau rotations-symmetrischer Bauteile und Ergänzung durch Features.
Beschichtungen von Bauteilen
Reparatur von Werkzeugen durch adaptives Aufschweißen und anschließendes Fräsen mit OpenARMS
OpenARMS | Adaptive Bearbeitung für subtraktive Fertigungs-Verfahren
Individuell geformte Bauteile stellen für jede Serienbearbeitung eine Herausforderung dar. Hierbei unterstützt das BCT System OpenARMS (open Adaptive Repair and Manufacturing Software) durch Berücksichtigung der Aufspannlagen als auch der jeweiligen Bauteilform. Zunächst wird die Ist-Situation mit Hilfe des integrierten Messmoduls und taktiler oder optischer Sensoren erfasst. Hierauf basierend erfolgt eine geometrische Anpassung der jeweiligen Fertigungsprogramme. Bearbeitungs-Vorgaben werden automatisch auf jedes einzelne, individuell geformte Bauteil übertragen. Die enge Anbindung an die Anlagen ermöglicht eine Serienbearbeitung der individuellen Bauteile.
Die mögliche Einbindung unterschiedlicher CAD- und NC-Formate, sorgt für eine reibungslose Zusammenarbeit mit den kundenspezifischen Systemen.
OpenARMS bildet somit das Bindeglied zwischen idealen CAD/CAM-Beschreibungen und den realen, teils individuell geformten Bauteilen. Das Verfahren der Adaption ist dabei nicht auf spezielle Fertigungsverfahren beschränkt.
Ihre Vorteile:
+ Berücksichtigung individueller Form und Lage der Bauteile
+ Integrierte Erfassung von Bauteil-Form und -Lage, optisch oder taktil
+ Automatisierte Bearbeitung durch direkte Anbindung an die Bearbeitungsmaschinen
+ Einhaltung enger Toleranzen, auch bei individuellen Formen
