Wie kann die Oberflächenqualität von Automobilformen verbessert werden?

May 27, 2023

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Renishaw feiert sein 50-jähriges Jubiläum und wird an der EMO Hannover 2023 teilnehmen, um neue Produkte vorzustellen, die die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Fertigungsleistung verbessern. Eines der Highlights ist das berührungslose Werkzeugeinstellsystem NC4+ Blue.

Die Kunststoffindustrie verzeichnete ein starkes Wachstum, nachdem in den 1950er Jahren eine Welle neuer synthetischer Polymere eingeführt wurde. Die Automobilindustrie profitierte schnell vom Siegeszug dieser neuen Kunststoffarten. Obwohl Kunststoffe mittlerweile in der gesamten Fahrzeugproduktion weit verbreitet sind, wurden Autos bis zu diesem Zeitpunkt traditionell fast ausschließlich aus Metall hergestellt. Zu den weiteren wesentlichen Vorteilen des Einsatzes von Kunststoff im Automobilbau gehören neben den geringeren Kosten auch sein geringes Gewicht, seine Haltbarkeit und seine Schlagfestigkeit. Bis Anfang der 2000er Jahre konnten viele ehemals metallische Automobilkomponenten sehr effektiv durch Hochleistungspolymere ersetzt werden. Dies reduzierte das Gewicht der Komponenten in einem durchschnittlichen Auto erheblich und führte zu einer deutlichen Verbesserung der Kraftstoffeffizienz.

Daher ist das Spritzgießen heute eine führende Methode zur Herstellung von Vollkunststoff-Automobilteilen. Die Herstellung der hochwertigen Formen ist kostspielig, ermöglicht jedoch die Massenproduktion hochwertiger, komplexer Fahrzeugkomponenten in einem einzigen Produktionszyklus.

Da Elektrofahrzeuge (EVs) immer mehr in den Mainstream vordringen, wird die Elektrifizierung des Antriebsstrangs mehrere zentrale Herausforderungen für die Automobillieferkette mit sich bringen. Mehr denn je streben die Konstrukteure von Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite durch Motoreffizienz und Batterieeffizienz an. Daher waren die Anforderungen an Leichtbau und Qualität von Automobilkomponenten noch nie so wichtig.

Elektrofahrzeugtechnologien werden in den nächsten fünf bis zehn Jahren weiter definiert und verfeinert, was bedeutet, dass die Anforderungen an die Formenbauindustrie erheblich sein werden. Da sich die Designs von Elektrofahrzeugen weiterentwickeln, müssen Automobilkomponenten kontinuierlich modifiziert und verfeinert werden. Um neue Formwerkzeuge höchster Qualität herzustellen, die gleich beim ersten Mal richtig hergestellt werden und nur minimale nachträgliche Nachbearbeitung erfordern, ist eine schnelle, flexible und belastbare Fertigung erforderlich.

Die präzise Gestaltung und Herstellung von Formen ist für die Sicherheit und Leistung der hergestellten Automobilteile von entscheidender Bedeutung. Die Oberflächenqualität eines Formwerkzeugs ist beispielsweise entscheidend für die Herstellung geformter Fahrzeugkomponenten, die den hohen Anforderungen der Automobilindustrie gerecht werden. Es kann sich direkt auf die Funktionalität, Qualität, Formtrennung, Verschleißfestigkeit und Oberflächenerscheinung des Formteils auswirken. Heutzutage ist der Einsatz fortschrittlicher Fertigungstechnologien zur Herstellung dieser Automobilformen unerlässlich.

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Seit über 50 Jahren arbeitet das weltweit tätige Technologieunternehmen Renishaw eng mit seinen Automobilkunden zusammen, um wichtige Fertigungsherausforderungen zu lösen. Das Unternehmen ist vor allem für den Entwurf, die Entwicklung und die Lieferung von Präzisionsmess- und Prozesssteuerungslösungen für Hersteller bekannt. Seine Produkte werden seit den 1970er Jahren in und um die Fertigungsindustrie eingesetzt – insbesondere für CNC-Werkzeugmaschinen und Qualitätskontrolle.

Die berührungslosen Werkzeugeinstellgeräte von Renishaw bieten beispielsweise branchenführende Werkzeugmessung und Werkzeugbrucherkennung. Lassen Sie uns herausfinden, wie dieses Unternehmen – ebenfalls ein eigenständiger Präzisionshersteller – Formen- und Formenanwendungen für die Automobilindustrie unterstützt.

Automobilformteile können komplexe, mehrteilige Teile mit Freiformflächen sein. Bei Formen- und Gesenkanwendungen, bei denen mehrere Arten von Schneidwerkzeugen zur Bearbeitung der Oberfläche eines einzelnen Werkstücks verwendet werden, ist die Genauigkeit von Werkzeug zu Werkzeug von entscheidender Bedeutung. Beim Wechsel zwischen Schneidwerkzeugen muss die Länge dieser Werkzeuge genau eingestellt werden, um die Entstehung einer „Stufe“ auf der Oberfläche der Form zu verhindern. Eine solche Unvollkommenheit würde sich bei jedem weiteren mit dieser Form hergestellten Bauteil wiederholen und könnte die Leistung des Teils beeinträchtigen.

Bei der CNC-Bearbeitung können Längenfehler des Schneidwerkzeugs zu Ungenauigkeiten führen, die dazu führen, dass bearbeitete Merkmale nicht den erforderlichen Toleranzen entsprechen. Die Werkzeugmesssysteme von Renishaw ermöglichen eine hochpräzise Hochgeschwindigkeitsmessung von Schneidwerkzeugen. Das berührungslose Werkzeugmesssystem NC4+ Blue beispielsweise verfügt über eine hochpräzise blaue Lasertechnologie für zuverlässige Schneidwerkzeugmessungen. Um die Konsistenz der Ergebnisse noch weiter zu gewährleisten, bietet es außerdem einen integrierten „Luftstoß“, der vor der Messung schnell und effizient Bearbeitungsrückstände und Kühlmittel vom Schneidwerkzeug entfernt. Präzise eingestellte Schneidwerkzeuge erzeugen glatte Oberflächen, keine Stufen.

Um die Werkzeug-zu-Werkzeug-Genauigkeit der Längenmessung des NC4+ Blue-Systems zu bestimmen, verwendet Renishaw einen Schneidtest basierend auf der ISO-Norm (ISO 230-10 8.2.8.1.3). Bei Tests auf einer Makino D200Z 5-Achsen-CNC-Werkzeugmaschine wurde festgestellt, dass die Werkzeug-zu-Werkzeug-Genauigkeit des NC4+ Blue-Werkzeugeinstellsystems nur zwei Mikrometer beträgt.

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Stand vom 23.03.2021

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Eine optimale Oberflächengüte erfordert präzise Werkzeuge und Bearbeitung, um Leistung und hochwertige Ergebnisse zu gewährleisten. Die Bearbeitung mit einem abgebrochenen Schneidwerkzeug ist ein weiteres Szenario, das sich auf die Oberflächenqualität eines Formwerkzeugs auswirken kann. Eine schlechte Oberflächenbeschaffenheit kann sich darauf auswirken, wie leicht sich ein Teil aus der Form lösen lässt. Teile, die beispielsweise aus Silikon oder Nylon bestehen, könnten festsitzen. Oberflächen von schlechter Qualität können auch den Materialfluss in die Form behindern, was dazu führen kann, dass eine zusätzliche Nachbearbeitung erforderlich ist, was die Gesamtzeit für die Herstellung des Formteils verlängert.

Der Defekt des Schneidwerkzeugs kann nur mehrere zehn Mikrometer groß sein, führt aber dennoch zu erkennbaren Unvollkommenheiten auf der bearbeiteten Oberfläche. Mit dem berührungslosen NC4+ Blue Werkzeugeinstellgerät können Sie die Länge und den Durchmesser von Schneidwerkzeugen messen und auf gebrochene Schneidwerkzeuge prüfen. Es kann sehr kleine Werkzeugmerkmale messen, um eine hervorragende Werkzeug-zu-Werkzeug-Genauigkeit zu erzielen, und hat eine geringe Stellfläche in der Maschine, wodurch der Platzbedarf auf dem Maschinenbett minimiert wird.

Das NC4+ Blue-System bietet außerdem eine beeindruckende Suite an Softwarezyklen, mit denen selbst kleinste Fehler an Schneidwerkzeugen erkannt werden können. Dies kann Herstellern dabei helfen, die hochwertige Oberflächenbeschaffenheit ihrer Formen sicherzustellen. Diese benutzerfreundlichen Softwarezyklen bieten eine intuitive Möglichkeit zur Messung einer Vielzahl von Schneidwerkzeugfehlern, die, wenn sie nicht behoben werden, zu einer schlechten Oberflächengüte führen können. Zu den bereitgestellten Zyklen gehören die Systemkalibrierung, die Messung des Schneidwerkzeugs in der Mitte und außermittig, die Messung des Eckenradius des Schneidwerkzeugs und die Messung der thermischen Drift der Maschine. Schneidwerkzeuge können auch auf gebrochene oder „herausgezogene“ Zustände sowie beschädigte oder fehlende Schneidkanten am Werkzeugradius oder an linearen Profilen überprüft werden.

Das Werkzeugmesssystem NC4+ Blue kann Hochgeschwindigkeitsprüfungen durchführen, um festzustellen, ob Schneidwerkzeuge beschädigt oder gebrochen sind oder fehlende Wendeschneidplatten oder Grate aufweisen. Es kann auch die Schneidwerkzeugkante abtasten, um Späne mit einer Größe von bis zu 30 Mikrometern in den Werkzeugnuten zu erkennen. Darüber hinaus kann das System auch Schneidwerkzeuge messen, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Materialien hergestellt sind und die eine Innenkühlung verwenden.

Wenn Sie sich auf den Zustand Ihrer Schneidwerkzeuge verlassen können, können Sie komplexe, hochwertige Formenwerkzeuge für die Automobilindustrie gleich beim ersten Mal bearbeiten, ohne oder mit wenig nachträglicher Bearbeitung. Das Werkzeugeinstellsystem NC4+ Blue von Renishaw kann Ihnen diese Sicherheit geben.

Das Angebot an berührungslosen Werkzeugmesslösungen von Renishaw kann dazu beitragen, frühere manuelle Werkzeugeinstellungsaktivitäten zu automatisieren und deren Komplexität zu verringern. Das bedeutet, dass Sie keine jahrzehntelange traditionelle Fertigungserfahrung benötigen, um Ihre Schneidwerkzeuge präzise einzustellen und hochwertige Formwerkzeuge mit glatten Oberflächen herzustellen.

Eine Reihe benutzerfreundlicher Programmieroptionen tragen zur Benutzerfreundlichkeit des berührungslosen Werkzeugeinstellgeräts NC4+ Blue bei und machen umfangreiche Kenntnisse über G-Codes überflüssig. Mit der Go-Probe-Smartphone-App von Renishaw können Sie beispielsweise mit nur wenigen Fingertipps Werkzeugeinstellungsroutinen erstellen. Wählen Sie einfach den gewünschten Zyklus aus und geben Sie Ihre Daten ein, um einen einzeiligen Befehl zu erhalten, und geben Sie diesen dann in die CNC-Steuerung ein.

Neben festen und separaten Optionen für berührungslose Werkzeugeinstellsysteme bietet Renishaw auch maßgeschneiderte, kundenspezifische Lösungen für spezifische Anwendungen. Mit einer Reihe von Größen, Montagekonfigurationen und zusätzlichen integrierten Tastsystemen ist das berührungslose Werkzeugmesssystem NC4+ Blue ideal für nahezu jede Anwendung.

Am 4. April 2023 feierte Renishaw sein 50-jähriges Jubiläum. In den letzten fünf Jahrzehnten hat das Unternehmen zahlreiche bahnbrechende Fertigungsinnovationen entwickelt, die einen erheblichen Einfluss auf das Herstellungsgeschäft und die Transformation der globalen Fertigungskapazitäten hatten.

Um sein umfangreiches Spektrum an Technologien für eine produktivere und nachhaltigere Fertigung vorzustellen, nimmt Renishaw vom 18. bis 23. September an der EMO Hannover 2023 in Deutschland teil. Die Experten von Renishaw begrüßen die Besucher am Stand B32 in Halle 6, wo ihr Team eine Reihe neuer Produkte vorstellt, die eine verbesserte Leistungsgenauigkeit und Wiederholbarkeit bieten, darunter eine neue Produktlinie für die industrielle Automatisierung sowie Renishaw Central, seine neue intelligente Fertigung Datenplattform.

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