›› Definirano tanjšanje – kombiniranje CAD/CAM, simulacije in optičnega merjenja za hitrejše preverjanje pravilnosti orodja

December • 54 (6/2014) • Letnik 9 116

ORODJARSTVO IN STROJEGRADNJA

Inteligentna povezava med konstrukcijo, simulacijo in merjenjem

Da bi zagotovil razvoj orodij brez napak in proizvodnjo delov od pločevine, ki zadovoljujejo specifikacije je Bernecker izdelal inte- grirano rešitev, ki vključuje konstruiranje, simulacijo in merjenje, to je zanko procesa, ki se začenja s 3D konstruiranjem s pomočjo sistema VISI CAD/CAM, se nadaljuje z uporabo programske opreme Stampack za simulacijo in izračun elastične povratne de- formacije ter VISI Advanced Modellinga za kompenzacijo elastične povratne deformacije. Zanka se končuje s hitrim 3D optičnim merjenjem z GOM-ovim sistemom ATOS – z digitalizatorjem visoke ločljivosti, pa potem gre nazaj v obrnjenem zaporedju.

Velikost objektov, ki se lahko merijo s sistemom ATOS se nahaja v razponu od nekaj milimetrov do nekaj metrov. Točnost merjenja malih delov kot je EGR se giblje v področju stotink milimetra. Da bi se izvedlo merjenje se na objekt projicira strukturirana svetloba.

Ukrivljenost projiciranega vzorca zaradi kontur objekta se snema z dve kameri. Posnetki se uporabljajo za izračun oblaka točk, ki točno prikazuje površino merjenega objekta. Prednost tega metoda je merjenje celovitega objekta, s čem uporabnik dobiva digitalni Danes so v avtomobilski industriji, ob potrebi po vse večji moči

motorja, vse strožje omejitve dovoljene količine izpušnih plinov.

Da bi bili zadovoljeni strogi standardi se turbopolnilci kombinirajo s sistemom za obtok izpušnih plinov (EGR) s ciljem zmanjšanja oddajanja neobdelanih plinov NOx. Ta rešitev se, na primer, upo- rablja v novem VW Golfu GTD (slika 1): »Ta tehnologija postaja vse popularnejša, ker brez nje ni mogoče spoštovati omejitve odda- janja izpušnih plinov,« pravi Thilo Maisenbacher, vodja oddelka za konstruiranje v Berneckerju.

»

Kljub dolgoletnim izkušnjam v proizvodnji pločevinastih delov je EGR, ki se sestoji iz nekaj profilov pločevin nerjavečega jekla, postavil nove izzive pred Berneckerove strokovnjake za orodja.

Razlog za to je, da naročniki EGR-a (kakor tudi vse večjega števila drugih komponent) zahtevajo, da se v toku deformiranja pločevine v proizvodnji ne sme prestopiti definirani odstotek zmanjšanja debeline. Upoštevati ta odstotek pri konstruiranju orodja in ga preveriti na proizvedenem delu predstavlja pravi izziv za proizva- jalce orodij.

Definirano tanjšanje –

kombiniranje CAD/CAM, simulacije in optičnega merjenja za hitrejše preverjanje pravilnosti orodja

››

Izdelava orodij za precizno formiranje kompleksnih pločevinastih delov je vključevala tudi dolgotrajen postopek poskusov in napak, ampak je skupina Bernecker Group našla rešitev problema v

kombinaciji sistema CAD/CAM s programsko opremo za simulacijo in optičnega merjenja GOM. Na ta način je družba znatno

zmanjšala število ponavljanj (iteracij) dodelave orodij.

»

December • 54 (6/2014) • Letnik 9 117

ORODJARSTVO IN STROJEGRADNJA

prikaz kompletnega vzorca, tako da se lahko potencialni problemi takoj opazijo (Slika 2).

Bernecker je nedavno začel uporabljati možnosti hitrega merjenja s sistemom ATOS tudi za operacije razvoja orodij. Orodje se najprej konstruira v 3D s pomočjo programske opreme VISI. Potem se geometrijski podatki, da bi se ga lahko simuliralo, kopirajo v sistem Stampack. Specialisti za orodja kompenzirajo izračunano elastično povratno deformacijo z uporabo integralnega modula Advanced Modelling sistema VISI CAD. Ravno ta optimizirana verzija orodja se potem uporablja na orodnemu stroju. »Merjenje vzorca proizve- denega s tem orodjem izvajamo s pomočjo GOM-ovega 3D digita- lizatorja ATOS, potem pa primerjamo pridobljene rezultate z obsto- ječim 3D modelom ter po potrebi izvajamo korekcije,« pojasnjuje Thilo Meisenbacher. »Z uporabo možnosti Advanced Modelling še enkrat kompenziramo preostali elastični pomik, prilagajamo orod- je, izdelujemo del ter ga potem merimo z digitalizatorjem ATOS.«

Da še citiramo avtorja: »And then it fits!« (Slika 3).

»

Bernecker je že nekaj let uporabljal programsko opremo VISI 3D CAD/CAM in Stampack za simuliranje s ciljem hitre in enostavne izdelave in simulacije orodij dokler se, veliko kasneje, ni javila ideja zaokroževanja te rešitve z dodajanjem sistema ATOS, s katerim bi se dobila zaprta iteracijska zanka. Na začetku so v Berneckerju rezali proizvedene vzorce ter njihov najtanjši del določali s po- močjo taktilnega merjenja. Uporabljali so ta dolgotrajni postopek vse dokler niso od dobavitelja programskega paketa VISI, Men at Work, izvedeli, da se podatki pridobljeni z GOM-ovim sistemom lahko brez težav uporabljajo v sistemu VISI CAD.

Podjetje Men at Work za IT in inženirske storitve iz južne Nem- čije se ukvarja s prodajo rešitev CAD/CAM in programske opreme za simulacijo. Mreža poligonov pridobljena z merjenjem z GOM napravo se lahko premakne v sistem VISI z namenom enostavne nadaljnje obdelave. V sistemu VISI lahko konstruktor dodaja dele v GOM mrežo poligonov. Bernecker, na primer, uporablja to možnost za ponovno proizvodnjo starih orodij, ker mnogi med njimi morajo tudi do 15 let služiti za proizvodnjo rezervnih delov.

Načrti starih orodij pogosto ne obstajajo več, delno tudi zato, ker so modeli nekaterih orodij pridobljeni od kupcev. Poleg tega se po- stopek danes uporablja pri pojavu defektov, tako da se deli merijo s pomočjo GOM naprave ali GOM mobilnega merilnega sistema, ki se enostavno pripelje do orodja, ki ga je potrebno izmeriti. Po merjenju se v sistemu VISI z reverzibilnim inženirstvom kreira 3D model.

Znatno zmanjšanje števila iteracijskih zank

Postopek je mogoče izpeljati tudi v obrnjenem zaporedju. To pomeni, da se lahko podatki iz sistema VISI uvedejo v programsko opremo GOM, da bi se lahko izdelal merilni program. Z uporabo modela podatkov VISI je merilni program mogoče izdelati skoraj avtomatsko. S kombiniranjem 3D CAD/CAM sistema, sistema za simuliranje in optičnega merjenja je skupina Bernecker Group uspela doseči pomembno zmanjšanje števila poskusov v itera- cijski zanki v toku izdelave orodja ter s tem varčevati s časom in denarjem.

Izziv ravnanja pločevine

Ravnanje pločevine je proces, v katerem se material stanjša v toku postopka globokega vlečenja pločevine. Splošno povedano se največje zmanjšanje debeline v toku ravnanja pločevine dogaja na najvišji točki. Na primer, v proizvodnji EGR-a se tri polmera spajajo na najtanjši točki objekta. Tukaj do izraza prihaja veščina izdelave orodja in merjenja, ker se ne sme preseči maksimalni odstotek zmanjšanja debeline, ki ga je predpisala stranka, merje- nje tega odstotka z običajnimi metodami pa je skoraj nemogoče.

Možno je, seveda, razrezati vzorec, ampak se v tem primeru zmanj- šanje debeline lahko meri samo na eni liniji. Poleg tega, če se rez naredi samo 0,5 mm poleg najtanjše točke, ta točka ni vključena v merjenje. Postopek dodatno otežuje tudi to, da je v toku vlečenja pločevina potrebno pustiti rob širine nekaj milimetrov. Ko se del vzame iz orodja za vlečenje in se srh odstrani, se osvobodijo naprezanja nastala v postopku globokega vlečenja. Vsi navedeni dejavniki se morajo upoštevati v toku konstruiranja orodja.

»

Celoviti nizi podatkov o kompletnem procesu, kakšne imple- mentira skupina Bernecker predstavljajo pravilno strategijo za proizvajalce orodij in kalupov, ki se žele odmakniti od pristopa

»poskusov in napak« in preiti na dobro usmerjene procese, ki varčujejo s časom in denarjem. »Ključ izdelave orodij je: konstru- iranje, simuliranje, merjenje, popravljanje – končano,« je zaključil Thilo Maisenbacher. »Da bi se to doseglo je potreben partner kot je Men at Work, ki popolnoma razume celoten postopek. Očitno, dobavitelj IT sistema z dobrim razumevanjem postopkov formira- nja pločevine in možnosti kombiniranja CAD/CAM-a, simuliranja in merjenja kot je Men at Work je izjema in ne pravilo.«

Bernecker Group

Skupina Bernecker Group, s sedežem v Mühlackerju v južno Nemčiji, razvija in proizvaja globoko vlečene in zvite dele, ravne in zakrivljene cevi, profile, plastične dele iz kalupov ali popolno montirane podsklope izdelane iz različnih materia- lov ali kombinacij materialov. Poleg tega proizvaja sistem za obtok izpušnih plinov (EGR) za nekaj evropskih proizvajalcev avtomobilov. Podružnice skupine vključujejo Profiltechnik Söll GmbH v Nemčiji in BeShape Tech k.s. na Slovaškem.

Ustanovljena v letu 1962, skupina Bernecker Group ima danes skupaj več kot 300 zaposlenih.

Zahvaljujemo se podjetjem Bernecker, Men at Work in GOM za možnost, da prikažemo projekt.

› www.gom.com

› www.topomatika.hr