Druckgussteile mikrometergenau inspizieren
3D-Inline-Inspektionssystem findet störende Grate im laufenden Produktionsprozess.
Druckgussverfahren erlauben eine kostengünstig und äußerst präzise Massenfertigung von Bauteilen. Dies gilt nicht nur für Bauteile aus Kunststoff, sondern immer häufiger auch für Metallbauteile – insbesondere aus Aluminium. Trotz hoher Produktionsgenauigkeit weisen Funktionsflächen oft qualitätsmindernde Mikrodefekte auf, die bei der Herstellung oder der Nachbearbeitung entstehen. Damit die Bauteile in der Toleranz bleiben, müssen funktionsrelevante Flächen und Restgrate auf den Mikrometer genau bekannt sein. Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik hat ein neuartiges Inline-Inspektionssystem entwickelt, das Entgratungs- und Verrundungsfehler bei Druckgussteilen mit dieser Genauigkeit erkennt – direkt in der Fertigungslinie.
Abb.: HoloTop misst in weniger als einer Zehntelsekunde mit neun Millionen Messpunkten die Oberfläche von Bauteilen auf den Mikrometer genau in der Tiefe – und erkennt so störende Grate direkt in der Produktionslinie. (Bild: Fh.-IPM)
Aluminiumgussteile vereinen hohe Maßhaltigkeit und Festigkeit mit einer sehr guten Bearbeitbarkeit des Bauteils. Bestimmte Oberflächenbereiche der Bauteile wie Dichtflächen oder thermische Kontaktflächen sollten allerdings keinerlei Überhöhungen haben. Die Toleranz liegt hier oftmals bei nur wenigen zehn Mikrometern. Überhöhungen kommen bei der Druckgussherstellung von Aluminiumbauteilen jedoch immer wieder vor, und zwar in Form von Pin-Defekten oder Graten. Die störenden Grate sind Teilungsgrate, aber auch Grate aufgrund mikrofeiner Risse in der Druckgussform. Diese Risse entstehen durch hohe Temperaturunterschiede im Prozess. Zudem kann es auch bei der Handhabung der Bauteile zu Kratzern, Schlagstellen oder ähnlichen qualitätsmindernden Oberflächenveränderungen kommen.
Es gibt bereits geeignete Produktionsmaschinen, um störende Grate in der Massenproduktion zu beseitigen. Doch die heutigen Gleitschleif- oder Bürstmaschinen können keine hundertprozentige Qualität garantieren. Daher müssen qualitätsrelevante Defekte direkt nach der Bearbeitung sicher erkannt werden. Zu diesem Zweck haben die Fraunhofer-Forscher das 3D-Inline-Inspektionssystem HoloTop entwickelt. Damit lassen sich in weniger als einer Zehntelsekunde neun Millionen Oberflächenpunkte auf den Mikrometer genau in der Tiefe vermessen. Die Größe des Messfeldes kann dabei an die jeweilige Anwendung angepasst werden. So kann beispielsweise ein Feld von dreißig mal dreißig Quadratmillimetern mit einer lateralen Auflösung von zehn Mikrometern und einer Höhenmessgenauigkeit von unter einem Mikrometer genau vermessen werden.
HoloTop eignet sich damit zur Hundert-Prozent-Prüfung von Bauteilen direkt in der Produktion. Die nach dem Gleitschleifen oder Bürsten oftmals stark strukturierten Oberflächen der Bauteile bereiten dem holographischen Verfahren keinerlei Probleme – im Gegensatz zu anderen optischen Verfahren.
FhG / RK
