3D-inspectie van gietdelen met complexe interne geometrie
Voor een klant inspecteerde MartCad meerdere gietijzeren onderdelen uit een seriematige productie. De vraag was of zowel de uitwendige als de verborgen interne geometrie overeenkwam met het nominale CAD-model en binnen de opgegeven toleranties lag.
De interne kanalen, kamers en wandvlakken waren van buitenaf niet zichtbaar en konden daardoor niet rechtstreeks volledig optisch worden gemeten.
Om deze interne geometrie toch betrouwbaar te inspecteren, zijn enkele representatieve onderdelen uit de serie eerst volledig rondom gescand, daarna doorgezaagd en vervolgens per deel opnieuw gescand.
Dankzij vooraf aangebrachte referentiepunten konden de gezaagde delen na de tweede scan exact worden teruggeplaatst in de oorspronkelijke positie van de eerste totaalscan.
Project in het kort
Vraag: voldoet de werkelijke interne en externe geometrie van de gietdelen aan het CAD-model en de opgegeven toleranties?
Uitdaging: optische 3D-scanning meet alleen zichtbare oppervlakken; de interne structuren waren aanvankelijk niet bereikbaar.
Aanpak: referentiepunten aanbrengen, compleet rondom scannen, enkele delen uit de serie doorzagen, de afzonderlijke delen opnieuw scannen en exact terugplaatsen in de oorspronkelijke positie.
Resultaat: een inspectierapport met kleurplots, meetlabels en tolerantiebeoordeling waarin zichtbaar werd welke zones binnen en buiten tolerantie lagen.
Waarom werden de onderdelen doorgezaagd?
Het doorzagen van een onderdeel klinkt ingrijpend, maar in dit project ging het om gietdelen uit een seriematige productie.
Om ook de verborgen interne geometrie betrouwbaar te kunnen inspecteren, zijn enkele representatieve onderdelen destructief onderzocht. Deze onderdelen waren specifiek bedoeld voor kwaliteitscontrole en hoefden daarna niet meer in het eindproduct te worden gebruikt.
Door meerdere delen uit de serie te onderzoeken, kreeg de klant niet alleen informatie over één enkel onderdeel, maar ook een beter beeld van de reproduceerbaarheid van het gietproces.
Het verlies van enkele inspectiedelen woog daarbij op tegen het risico dat een volledige serie met verborgen maat- of vormafwijkingen geproduceerd of verwerkt zou worden.
De technische uitdaging
De complexe interne structuren konden niet volledig worden gemeten zolang het gietdeel intact bleef. Alleen de buitenzijde en rechtstreeks zichtbare oppervlakken waren bereikbaar voor de scanner.
De uitdaging bestond daarom uit twee delen:
- de verborgen interne geometrie toegankelijk maken zonder de oorspronkelijke positie-informatie te verliezen;
- de deelmetingen na het zagen zo nauwkeurig mogelijk terugbrengen in het coördinatenstelsel van de eerste totaalscan.
Uitlijnen op basis van alleen de gescande geometrie was mogelijk geweest, maar voor deze toepassing is gekozen voor uitlijning op vooraf aangebrachte referentiepunten. Dit gaf de meest nauwkeurige en reproduceerbare positionering.
Aanpak
1. Referentiepunten aanbrengen
Voor de eerste scan zijn referentiepunten op de gietdelen aangebracht. Deze punten vormden een vast optisch referentienetwerk rondom ieder onderdeel.
2. Complete scan vóór het zagen
Ieder onderdeel is eerst volledig rondom gescand met het ATOS Triple Scan-systeem. Zo werden de buitengeometrie en de positie van alle referentiepunten in één gezamenlijk coördinatenstelsel vastgelegd.
Voor de verwerking en inspectie is gebruikgemaakt van ZEISS INSPECT Optical 3D.
3. Gietdelen doorzagen
Na de eerste totaalscan zijn de geselecteerde inspectiedelen door de klant in meerdere stukken gezaagd. Daardoor kwamen de interne kanalen, kamers en wandvlakken vrij te liggen.
4. Afzonderlijke delen opnieuw scannen
De gezaagde delen zijn afzonderlijk opnieuw gescand. Naast de nu zichtbare interne oppervlakken werden ook de nog aanwezige referentiepunten op ieder deel vastgelegd.
5. Deelmetingen terugplaatsen
De referentiepunten op de gezaagde delen kwamen overeen met de punten uit de eerste complete scan. Daardoor konden de deelmetingen exact worden teruggeplaatst in hun oorspronkelijke positie.
Deze werkwijze voorkwam dat de uitlijning afhankelijk werd van een best-fit op de zaagvlakken of op vervormde geometrie.
6. Vergelijking met het CAD-model
Na het samenbrengen van de buiten- en binnenscans is de volledige meetdata vergeleken met het nominale CAD-model.
Zowel de zichtbare buitengeometrie als de interne oppervlakken konden daarmee worden beoordeeld op vorm-, positie- en maatafwijkingen.
Resultaat en oplevering
Op basis van de samengestelde scandata is voor de onderzochte gietdelen een inspectierapport opgesteld.
In dit rapport werden de werkelijke interne en externe oppervlakken vergeleken met het nominale CAD-model. Afwijkingen zijn weergegeven met kleurplots, meetlabels en tolerantiewaarden.
Daarmee werd per relevante zone zichtbaar:
- waar het gietdeel afweek van het CAD-model;
- hoe groot de positieve of negatieve afwijking was;
- welke zones binnen tolerantie lagen;
- welke zones buiten tolerantie lagen;
- of vergelijkbare afwijkingen bij meerdere onderzochte delen terugkwamen.
De klant kreeg daarmee een objectieve basis voor kwaliteitsbeoordeling van de serie en voor eventuele correcties aan het gietproces, de matrijs of de verdere bewerking.
Conclusie
Door enkele gietdelen uit de serie destructief te onderzoeken, konden ook de verborgen interne oppervlakken nauwkeurig worden gemeten.
De combinatie van een eerste totaalscan, vooraf aangebrachte referentiepunten en afzonderlijke scans na het zagen maakte het mogelijk om alle deelmetingen betrouwbaar terug te plaatsen in hun oorspronkelijke positie.
Het inspectierapport toonde vervolgens objectief aan waar de gietdelen afweken van het CAD-model en of deze afwijkingen binnen de opgegeven toleranties lagen.
Deze case laat zien hoe 3D-scanning kan worden ingezet voor destructieve kwaliteitscontrole van seriematig geproduceerde gietdelen, inclusief interne geometrieën die normaal niet optisch bereikbaar zijn.
Meer informatie over onze mogelijkheden vindt u op 3D meten en 3D-scannen .
Veelgestelde vragen
Waarom zijn de gietdelen doorgezaagd?
De interne oppervlakken waren van buitenaf niet zichtbaar en daardoor niet volledig optisch meetbaar. Door enkele representatieve inspectiedelen uit de serie door te zagen, konden deze verborgen vlakken rechtstreeks worden gescand.
Hoe zijn de gezaagde delen weer nauwkeurig samengevoegd?
Voor het zagen zijn referentiepunten aangebracht en is ieder onderdeel compleet rondom gescand. Na het zagen kwamen de referentiepunten op de afzonderlijke delen overeen met de eerste scan. Daardoor konden de deelmetingen exact in de oorspronkelijke positie worden teruggeplaatst.
Waarom zijn meerdere onderdelen uit de serie onderzocht?
Door meerdere representatieve gietdelen te inspecteren, kreeg de klant een beter beeld van de reproduceerbaarheid van het gietproces en kon worden beoordeeld of afwijkingen incidenteel of structureel waren.
Wat werd in het inspectierapport aangetoond?
Het rapport liet met kleurplots, meetlabels en tolerantiewaarden zien waar de werkelijke geometrie afweek van het CAD-model en welke zones binnen of buiten tolerantie lagen.
Interne en externe geometrie van gietdelen laten inspecteren?
MartCad ondersteunt bij 3D-scanning, destructieve inspectie en CAD-vergelijking van complexe gietdelen en andere seriematig geproduceerde onderdelen.
