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.

Systemintegration

Systeme zur Adaptiven Bearbeitung, additiv oder subtraktiv, bestehen immer aus der Kombination von Mess- und Anlagen-Technik. Für einen reibungslosen Austausch von Status-Informationen und Daten zwischen den Komponenten ist OpenARMS direkt an die jeweiligen Anlagen angebunden. Dies erlaubt das Senden von Messprogrammen, das Empfangen der Messergebnisse sowie die Übertragung und Ausführung angepasster NC Programme. BCT liefert neben der Software auch die passende Sensorik zur Erfassung der Ist-Geometrie, die Spannelemente bis hin zur kompletten Anlage inklusive NC-Maschinen/Robotern so dass eine reibungsloses Arbeiten mit den Anlagen gewährleistet ist.

Kernpunkte:

•  Lieferung des Komplettsystems aus einer Hand
•  Reibungslose Integration unterschiedlicher Komponenten
• Abbildung komplexer Prozessabläufe

OpenSCAN

Bauteilerfassung per Laser-Linien-Scan

Um im Rahmen adaptiver Bearbeitungen individuell geformte Bauteile oder spezielle Aufspannsituation berücksichtigen zu können, müssen zunächst die Unterschiede zur nominellen Situation (CAD) ermittelt werden. Im einfachsten Fall erfolgt dies durch taktiles Messen mit schaltenden Tastern. Erfordert die Aufgabe jedoch eine große Anzahl an Messpunkten, so ist das Laser-Linien-Scannen besser geeignet. Dabei werden Abstände eines auf das Bauteil projizierten Streifens zum Sensor punktweise ausgewertet. Das Verfahren ist sehr schnell und liefert eine große Anzahl an Messpunkten. Die BCT Lösungen zur Adaptiven Bearbeitung verfügen über Mess-Module, um sowohl taktile als auch scannende Messabläufe zu definieren und die Ergebnisse anzuzeigen. Spezielle Kompensationen erhöhen die Genauigkeit der Messungen – und sorgen dafür, dass Scans aus unterschiedlichen Richtungen eine einheitlichen Punktewolke bilden.

Kernpunkte:

• Messung der Bauteile in der Bearbeitungs-Maschine oder mit dem Roboter
• Kurze Messzeiten bei hoher Auflösung
• Erfassung von Bauteilzuständen für unterschiedliche Zwecke

OpenDATA

Prozessdaten ortsaufgelöst erfassen.

Prozesse lassen sich nur mit genügend Informationen verbessern. Bei einem Fräsprozess lassen sich Schwingungen und Fräskräfte, Drehzahlen und Vorschub messen. Laserauftragschweißen kann ein Vielzahl an Parametern, angefangen mit der Laserleistung bis hin zur Schmelzbad-Temperatur, erfasst werden um Rückschlüsse auf das Prozessverhalten ziehen zu können.

OpenDATA beantwortet die Frage, wo, bezogen auf das Bauteil, welche Werte gemessen worden sind! Die örtliche Auflösung erlaubt damit einen schnellen und praxisgerechten Einblick in den jeweiligen Prozess und liefert verlässliche Informationen zur Optimierung oder zur Überwachung. Positionsinformationen der Maschine werden durch OpenDATA mit den Messwerten externer Sensoren verbunden.

Kernpunkte:

• Präzise Zuordnung der Messwerte zum Bauteil selbst
• Unterstützung verschiedenster Sensoren (National Instruments Schnittstelle)
• Übersichtliche Darstellung der Messwerte

OpenDED

Automatisiertes Auftragschweißen, auch basierend auf gescannten Flächen

Automatisiertes Auftragschweißen eröffnet vielfältige Möglichkeiten zur Teile-Fertigung und -Reparatur. Standardkomponenten lassen sich durch Hinzufügen funktionaler Elemente an besondere Anforderungen anpassen, verschlissene Bereiche auffüllen und mit den Funktionalitäten des OpenARMS-Pakets nacharbeiten.
OpenDED bietet angepasste Bahnstrategien für den Schweißprozess, einschließlich spezieller An- und Abfahrbewegungen. Selbstverständlich lassen sich Aufschweißungen auch auf gescannten Grundflächen ausführen. Der Aufbau rotations-symmetrischer Bauteile wird durch spezialisierte Strategien vereinfacht, die die Rotationsachsen der Anlage in optimierter Weise nutzen.

Nach Import/Scan der Substratgeometrie und Festlegung des gewünschten Bauvolumens wird das benötigte Volumen ermittelt und mit Schweißbahnen gefüllt. Unterschiedliche Strategien erlauben eine Anpassung des Prozesses an die jeweiligen Anforderungen. Aufbaurichtung und Orientierung des Schweißkopfes lassen sich festlegen. Der Bau rotations-symmetrische Bauteile auf Anlagen mit Rundachsen benötigt nur ein Minimum an Start/Stops. Mit der hinterlegten Anlagenbeschreibung einschließlich Kinematik lassen sich Bewegungsabläufe simulieren.

Kernpunkte:

• Bahngenerierung für das Auftragsschweißen
• Strategien für kartesischen Aufbau und rotations-symmetrische Bauteile
• Optimierter Aufbau von Rotationsteilen auf Anlagen mit Rundachsen
• Bahnsimulation einschließlich Maschine/Roboter
• Integration in die OpenARMS-Software

OpenFIT

Unser „Werkzeug“ für das exakte Ausrichten von Bauteilen zur Bearbeitung

Durch die Berücksichtigung fertigungs-bedingter Abweichungen einzelner Bauteile oder deren variierenden Positionen in einfachen Vorrichtungen sorgt OpenFIT für die Ausführung aller Bearbeitungen an den geplanten Positionen. Entsprechende Aufmaße an gegossenen oder gedruckten Rohteilen werden dabei beachtet und Fertigteil-Geometrien in Rohteile ‘eingepasst‘. OpenFIT arbeitet unabhängig von CAM-Systemen, übernimmt bestehende NC-Programme und passt sie unter Beachtung der verwendeten Maschinen/ Roboter sowie der Vorrichtung an. Das integrierte Modul zum taktilen Messen erfasst die Lage der Bauteile innerhalb der Maschine. Der notwendige Datenaustausch mit der Steuerung erfolgt automatisch. Alternativ lassen sich die benötigten Informationen auch aus vorherigen Scans extrahieren (virtuelles Messen). Basierend auf den Ergebnissen minimiert OpenFIT die Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Lage und optimiert dadurch die Orientierung der Bearbeitungen.

Kernpunkte:

• Kein langwieriger, manueller Ausrichteprozess
• Verminderte Anforderungen an die Vorrichtung (Kostenreduzierung)
• Kontrolle über das Bearbeitungs-Aufmaß
• Problemlose Einbindung in den derzeitigen Prozessablauf
• Keine Neuberechnung der NC-Programme durch CAM erforderlich