Korrekturschlaufen reduzieren und Kosten einsparen

Um die Ursachen eines fehlerhaften Bauteils zu evaluieren, digitalisierte es die MessX AG und stellte dabei leichte Formabweichungen fest. Aufgrund dieser Erkenntnisse, konnten Korrekturmassnahmen abgeleitet und final optimiert werden, bevor die Umsetzung im Werkzeug erfolgte.

Ausgangslage

Ein Lager aus Kunststoff verursachte grössere Probleme im verbauten Zustand und hielt über längere Zeit den anfallenden Belastungen nicht stand. Da die Baugruppe somit nicht ihren Zweck erfüllte, musste das Lager genau untersucht und Ursachen evaluiert werden. 

(Bild 1 und 2: Bilder vom Lager)

  

Erfassung des IST-Zustandes

In einem ersten Schritt wurde das Lager mittels Computertomografie vollständig digitalisiert. Auf diese Weise konnte nicht nur die Oberfläche des Bauteils, sondern auch das gesamte Materialinnere erfasst werden.

 (Bild 3: CT Volumen 3D)

  

Analyse der IST-Daten

Anhand der digitalisierten Daten und dem CT-Volumendatensatz, konnten folgende Auswertungen bzw. Analysen durchgeführt werden:

  • Ausmessung der Geometrie gemäss den Zeichnungsvorgaben
  • Innere Defektanalyse auf Vakuolen
  • Eine Analyse der Wandstärken
  • Virtueller Belastungstest mittels Strukturmechaniksimulation

Während der Analyse der IST-Daten wurde festgestellt, dass die Lagerbohrungen leicht elliptisch waren. Gemäss Zeichnung waren sie zwar toleranzhaltig, aber wiesen dennoch eine Formabweichung aus, die eventuell zum Ausfall der Baugruppe beitrug.

Die Defektanalyse zeigte eine starke Bildung von Vakuolen im kritischen Bereich auf, was die benötigten Wandstärken negativ beeinflusste. Zudem zeigte der virtuelle Belastungstest dieselbe Ausfallcharakteristik auf, die auch real vorgefunden wurde. 

(Bild 4-8: Geometrische Ausmessung, Defektanalyse Vakuolen, Soll-Ist-Vergleich, Strukturmechaniksimulation)

 

Korrekturmassnahmen

Basierend auf diesen Erkenntnissen, konnten die Korrekturmassnahmen für die Herstellung des Kunststofflagers abgeleitet werden.

In einem ersten Schritt wurde eine leichte Designänderung durchgeführt, um die Bildung der Vakuolen zu reduzieren und die Wandstärken zu optimieren. Anschliessend wurde die Formabweichung der Lagerbohrung korrigiert und die Toleranz für die zulässige Rundheit auf der Zeichnungseintragung enger gewählt. Schliesslich wurden die Spritzgussparameter optimiert.

Alle diese Korrekturmassnahmen wurden in einer Füllsimulation gegengeprüft und final optimiert, bevor die Umsetzung im Werkzeug erfolgte.

(Bild 9 und 10: Designoptimierung, Füllsimulation)

 

Validierung der Korrekturmassnahmen

Um die Korrekturmassnahmen zu validieren, wurde das neu hergestellte Kunststofflager erneut den exakt gleichen Untersuchungen unterzogen.

Diese Untersuchungen bewiesen, dass die Bildung der Vakuolen deutlich reduziert werden konnte. Zudem lag die Formabweichung der Lagerbohrung nun sehr gut in der neu definierten Toleranzzone und der virtuelle Belastungstest zeigte eine deutlich höhere zulässige Belastung auf.

Mit diesen positiven Resultaten konnte das Kunststofflager in die Serienfertigung gehen und Ausfälle dieser Baugruppe waren vollends behoben.

 

Nur eine Korrekturschlaufe dank Computertomografie

In all diesen Prozessschritten war die Computertomografie ausschlaggebend für die Evaluation des Lagers. Dabei lieferte der CT-Volumendatensatz die entscheidenden Erkenntnisse, um nur eine Korrekturschlaufe durchführen zu müssen und schlussendlich auch finale Ergebnisse auf zuverlässige Art erneut zu validieren.

Weitere Informationen
Dienstleistungsgruppen:
Qualitätssicherung
    Industrielle Computertomographie

Ihre Kontaktperson für diesen Showcase
Foto von  Lars Kahl

Lars Kahl

MessX AG

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