Druckgussteile mikrometergenau inspizieren

  • 29. September 2015

3D-Inline-Inspektionssystem findet störende Grate im laufenden Produktionsprozess.

Druckgussverfahren erlauben eine kostengünstig und äußerst präzise Massen­fertigung von Bauteilen. Dies gilt nicht nur für Bauteile aus Kunststoff, sondern immer häufiger auch für Metall­bauteile – insbesondere aus Aluminium. Trotz hoher Produktions­genauigkeit weisen Funktions­flächen oft qualitäts­mindernde Mikrodefekte auf, die bei der Herstellung oder der Nachbearbeitung entstehen. Damit die Bauteile in der Toleranz bleiben, müssen funktions­relevante Flächen und Restgrate auf den Mikrometer genau bekannt sein. Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik hat ein neuartiges Inline-Inspektions­system entwickelt, das Entgratungs- und Verrundungs­fehler bei Druckguss­teilen mit dieser Genauigkeit erkennt – direkt in der Fertigungslinie.

HoloTop

Abb.: HoloTop misst in weniger als einer Zehntelsekunde mit neun Millionen Messpunkten die Oberfläche von Bauteilen auf den Mikrometer genau in der Tiefe – und erkennt so störende Grate direkt in der Produktionslinie. (Bild: Fh.-IPM)

Aluminiumgussteile vereinen hohe Maßhaltigkeit und Festigkeit mit einer sehr guten Bearbeit­barkeit des Bauteils. Bestimmte Oberflächen­bereiche der Bauteile wie Dicht­flächen oder thermische Kontakt­flächen sollten allerdings keinerlei Überhöhungen haben. Die Toleranz liegt hier oftmals bei nur wenigen zehn Mikrometern. Überhöhungen kommen bei der Druckguss­herstellung von Aluminium­bauteilen jedoch immer wieder vor, und zwar in Form von Pin-Defekten oder Graten. Die störenden Grate sind Teilungsgrate, aber auch Grate aufgrund mikrofeiner Risse in der Druckgussform. Diese Risse entstehen durch hohe Temperaturunterschiede im Prozess. Zudem kann es auch bei der Handhabung der Bauteile zu Kratzern, Schlagstellen oder ähnlichen qualitäts­mindernden Oberflächen­veränderungen kommen.

Es gibt bereits geeignete Produktions­maschinen, um störende Grate in der Massen­produktion zu beseitigen. Doch die heutigen Gleitschleif- oder Bürst­maschinen können keine hundert­prozentige Qualität garantieren. Daher müssen qualitäts­relevante Defekte direkt nach der Bearbeitung sicher erkannt werden. Zu diesem Zweck haben die Fraunhofer-Forscher das 3D-Inline-Inspektions­system HoloTop entwickelt. Damit lassen sich in weniger als einer Zehntelsekunde neun Millionen Oberflächen­punkte auf den Mikrometer genau in der Tiefe vermessen. Die Größe des Messfeldes kann dabei an die jeweilige Anwendung angepasst werden. So kann beispielsweise ein Feld von dreißig mal dreißig Quadrat­millimetern mit einer lateralen Auflösung von zehn Mikrometern und einer Höhenmess­genauigkeit von unter einem Mikrometer genau vermessen werden.

HoloTop eignet sich damit zur Hundert-Prozent-Prüfung von Bauteilen direkt in der Produktion. Die nach dem Gleitschleifen oder Bürsten oftmals stark strukturierten Oberflächen der Bauteile bereiten dem holo­graphischen Verfahren keinerlei Probleme – im Gegensatz zu anderen optischen Verfahren.

FhG / RK

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