Flexibles Kunststoffteil messen und mit CAD vergleichen
Ein flexibles Kunststoffteil zu messen klingt einfach, ist es aber oft nicht.
Dünnwandige Kunststoffteile können sich im freien Zustand um mehrere Millimeter verformen. Ein normaler 3D-Scan zeigt zwar sehr genau, welche Form das Bauteil in diesem Moment hat, aber nicht automatisch, wie es sich in der späteren Einbausituation verhält.
Bei diesem Projekt wurde ein Kunststoff-Schalenteil eines Stuhls vollständig optisch 3D vermessen und mit dem bereitgestellten CAD-Modell verglichen.
Ausrichtung von Scan und CAD
Bevor die Abweichungen fachlich beurteilt werden können, muss die gemessene 3D-Geometrie zunächst korrekt zum nominalen CAD-Modell positioniert werden.
Diese Ausrichtung bildet die Grundlage für den weiteren Vergleich zwischen der gemessenen Form und der nominalen Geometrie.
Vergleich im freien Zustand
Im freien Zustand waren lokal deutliche Abweichungen sichtbar. Ein wesentlicher Teil davon entsteht dadurch, dass sich das dünnwandige Kunststoffteil ohne Montage oder Abstützung verformt.
Bei flexiblen Kunststoffteilen darf eine große Abweichung im freien Zustand deshalb nicht automatisch als Fertigungsabweichung interpretiert werden.
Virtuelle Nachbildung der Einbausituation
Um die tatsächliche Einbausituation besser anzunähern, wurde das Bauteil anschließend virtuell in den montierten Zustand gebracht.
Dabei wurde ein Verformungsmodell verwendet und relevante Referenz- und Befestigungspunkte berücksichtigt. Die gemessene 3D-Geometrie wird damit digital in einen Zustand gebracht, der die spätere Einbausituation möglichst realistisch annähert.
Ergebnis im virtuell montierten Zustand
Nach dem virtuellen Positionieren stimmte das gemessene Bauteil deutlich besser mit dem nominalen CAD-Modell überein.
Dadurch wird sichtbar, welcher Teil der ursprünglichen Abweichung hauptsächlich durch die freie Verformung des Kunststoffteils verursacht wird und welcher Teil als tatsächliche geometrische Abweichung zum CAD-Modell verbleibt.
Warum ist das wichtig?
Bei flexiblen Kunststoffteilen kann ein normaler CAD-Vergleich im freien Zustand ein falsches Bild vermitteln.
Ein Bauteil kann außerhalb der Montage deutlich abweichen, während es im montierten Zustand geometrisch wesentlich besser mit der Konstruktion übereinstimmt.
Mit optischer 3D-Messtechnik und Virtual Clamping können wir unter anderem beurteilen:
- flexibles Kunststoffteil im Vergleich zum CAD;
- Verformung im freien Zustand;
- Form im montierten Zustand;
- Warpage und Verzug von Spritzgussteilen;
- Einfluss von Befestigungspunkten;
- Eignung eines bestehenden CAD-Modells als Grundlage für weitere Konstruktion oder Formenbau.
Diese Methode ist besonders wertvoll bei dünnwandigen Kunststoffteilen, die sich bei Lagerung, Transport, Messung oder Montage leicht verformen können.
Mehr über diese Vorgehensweise erfahren? Lesen Sie mehr über 3D-Vermessung und Verformungsanalyse oder kontaktieren Sie uns für eine Beurteilung Ihres Bauteils.
Häufig gestellte Fragen zum Messen flexibler Kunststoffteile
Kann man ein flexibles Kunststoffteil präzise 3D messen?
Ja. Mit optischer 3D-Messtechnik kann die vollständige Geometrie eines Kunststoffteils erfasst werden.
Bei flexiblen Teilen muss jedoch die Verformung berücksichtigt werden. Ein dünnwandiges Kunststoffteil kann sich im freien Zustand durchbiegen, verdrehen oder verziehen.
Warum weicht ein flexibles Kunststoffteil manchmal stark vom CAD-Modell ab?
Ein flexibles Bauteil kann ohne Montage oder Abstützung eine andere Form annehmen als in der späteren Anwendung.
Eine Abweichung zwischen dem 3D-Scan und dem CAD-Modell bedeutet daher nicht automatisch, dass das Bauteil falsch gefertigt wurde.
Was ist der Unterschied zwischen der Messung im freien und im montierten Zustand?
Im freien Zustand wird das Bauteil gemessen, ohne dass es montiert oder aufgespannt ist. Dadurch können natürliche Verformungen sichtbar werden.
Im montierten Zustand wird beurteilt, wie sich das Bauteil verhält, wenn es an den vorgesehenen Stellen abgestützt oder befestigt wird.
Kann der montierte Zustand auch virtuell beurteilt werden?
Ja. Mit Virtual Clamping kann die gemessene 3D-Geometrie digital in einen definierten montierten Zustand gebracht werden.
Anschließend kann diese virtuell montierte Form erneut mit dem nominalen CAD-Modell verglichen werden.
Was ist Virtual Clamping?
Virtual Clamping ist eine digitale Methode, bei der das gemessene 3D-Netz mithilfe eines Verformungsmodells sowie definierter Referenz- und Befestigungspunkte verformt wird.
Damit kann die Situation angenähert werden, in der sich das Bauteil während der Montage oder in der späteren Anwendung befindet.
Kann man Warpage oder Verformungen von Kunststoffteilen messen?
Ja. Durch den Vergleich der gemessenen Geometrie mit dem nominalen CAD-Modell können Verzug, lokale Verformungen und andere Formabweichungen über die gesamte Oberfläche sichtbar gemacht werden.
Wird immer ein CAD-Modell benötigt?
Für einen direkten Vergleich zwischen der tatsächlichen Geometrie und der nominalen Form wird ein CAD-Modell benötigt.
Ohne CAD-Modell kann das Bauteil dennoch vollständig 3D vermessen werden, es fehlt jedoch die nominale Referenz für einen CAD-Vergleich.
Welche flexiblen Kunststoffteile können auf diese Weise geprüft werden?
Dazu gehören beispielsweise dünnwandige Kunststoffschalen, Gehäuse, Abdeckungen, Spritzgussteile, Interieurteile und andere Bauteile, die sich im freien Zustand merklich verformen können.
Kann beurteilt werden, ob ein vorhandenes CAD-Modell für die weitere Konstruktion geeignet ist?
Ja. Durch den Vergleich des realen Bauteils im freien und, falls erforderlich, im virtuell montierten Zustand mit dem CAD-Modell kann beurteilt werden, wie gut das nominale Modell mit dem physischen Bauteil übereinstimmt.
Dies kann wichtig sein, wenn das CAD-Modell anschließend für Konstruktion, angrenzende Bauteile oder den Formenbau verwendet wird.
Was liefert MartCad bei einer solchen Messung?
Je nach Auftrag kann MartCad eine vollständige 3D-Messung, einen CAD-Vergleich, eine farbliche Abweichungsdarstellung und einen Messbericht liefern.
Wenn es die Anwendung erfordert, kann auch der freie Zustand mit einem virtuell montierten Zustand verglichen werden.
