• Home
  • Zprávy
  • Kombinace technologie optických a hmatových senzorů pro dokonalé vstřikované díly
dozvědět se více
Uživatelská zpráva Werth

Splnění vysokých požadavků

Kombinace technologie optických a hmatových senzorů pro dokonalé vstřikované díly

Na mnoho vstřikovaných obrobků pro lékařskou a laboratorní techniku, ale také pro automobilový průmysl, jsou kladeny mimořádně vysoké požadavky na kvalitu. Aby je společnost TPK-Kunststofftechnik splnila a zůstala ekonomicky úspěšná, rozhodla se investovat do multisenzorového souřadnicového měřicího stroje Werth a dále tak optimalizovat celý procesní řetězec.

Společnost TPK-Kunststofftechnik GmbH v Nörten-Hardenbergu u Göttingenu se specializuje na výrobu sofistikovaných plastových výrobků a vstřikovacích forem. Rodinný podnik, který založil v roce 1997 Werner Ternka a jeho synové Heiko a Mario, zaměstnává přibližně 30 lidí a pokrývá celý procesní řetězec: od poradenství přes návrh, výrobu nástrojů a prototypů až po sériové vstřikování a montáž.

Zákazníky jsou především společnosti z oblasti lékařské, laboratorní a automobilové techniky, které mají velmi vysoké požadavky na kvalitu. Požadavky se v posledních letech ještě zvýšily, zdůrazňuje Mario Ternka, odpovědný za vývoj produktů, konstrukci a výrobu forem: "Výkresová data, která dnes dostáváme od našich zákazníků, obsahují mnoho rozměrů a tolerancí, které nelze změřit běžnými ručními měřicími přístroji a jednoduššími měřicími zařízeními, například tolerance tvaru a polohy, tj. pravoúhlost, rovnoběžnost a rovinnost, a také tolerance volného tvaru. Pro správné měření těchto kritérií potřebujeme na jedné straně vhodný hardware, ale také velké know-how, které naměřené hodnoty převede do jazyka výroby forem. Proto nemůžeme měření přenechat poskytovateli metrologických služeb."

Společnost TPK splňuje zvýšené požadavky na kvalitu díky nejmodernější měřicí technologii

Společnost TPK se proto rozhodla investovat do vhodného měřicího zařízení. Na základě 60bodového specifikačního listu vyhodnotil tým specialistů společnosti TPK nabídky známých výrobců měřicí techniky – a rozhodl se zakoupit 3D multisenzorový souřadnicový měřicí stroj ScopeCheck® FB od společnosti Werth Messtechnik z Giessenu.

Jeho konstrukce s pevným mostem na žulovém podstavci a robustní mechanická přesná vodítka zajišťují maximální přesnost i při použití v blízkosti výroby. Součástí vybavení je snímač pro zpracování obrazu s funkcí Werth Zoom a doplňkovou vícekroužkovou osvětlovací jednotkou pro rychlou a spolehlivou detekci okrajů a skenovací sonda SP25; kromě toho se používá rastrové skenování, které z jednotlivých snímků pořízených za pohybu snímače vytváří celkové snímky s vysokým rozlišením, na nichž lze pak pohodlně provádět měření. Pro rychlé optické měření povrchu investovala společnost TPK také do senzoru vzdálenosti CFP společnosti Werth, který využívá chromatickou aberaci speciálních čoček pro extrémně přesné a do značné míry na povrchu nezávislé měření.

Kombinace technologie optických a hmatových senzorů pro dokonalé vstřikované díly
Mario Ternka je z přístroje Werth ScopeCheck® FB nadšený: "Zejména přesnost a rychlost optických senzorů bychom dříve nepovažovali za možné."

Jak ale k tomuto rozhodnutí došlo? "Na prvním místě našich požadavků byla kombinace optických a hmatových možností měření," vysvětluje Mario Ternka. "Optický senzor vzdálenosti musel poskytovat spolehlivé výsledky měření pro vysoce lesklé, průhledné, černé nebo bílé díly."

Ternka a jeho kolegové jsou nadšeni zejména technologií optického senzoru Werth ScopeCheck® FB: "Dříve bychom si takovou přesnost a rychlost nepředstavovali. Vyzdvihuje také jeho dobrou přístupnost a uživatelskou přívětivost: "Přístroj – lze po malém zaškolení rychle a snadno naprogramovat –. Měření a vyhodnocování pak probíhá zcela automaticky."

Werth ScopeCheck® je důležitým prvkem v řetězci procesů TPK

Vstřikování je primární proces vstřikování, při kterém je mnohem obtížnější dodržet kritéria kvality, jako jsou tolerance tvaru a polohy atd., než při obrábění. Vyžaduje to velké výrobní know-how a procesní řetězec, jaký TPK v posledních letech vyvinula a neustále optimalizuje.

Na začátku procesního řetězce je 3D model CAD. Pomocí něj konstruktéři vytvoří počáteční virtuální formu a simulaci vstřikování. Na jedné straně se výsledky analýzy používají k optimalizaci výrobku a na druhé straně se používají ke zlepšení nástroje formy. Tímto způsobem se konstruktéři plastů snaží čelit obtížím vstřikování –, zejména deformacím způsobeným podélným a příčným smršťováním –.

"Již při návrhu vstřikovací formy musíme vzít v úvahu tokové cesty plastu, zajistit temperační a chladicí kanály a naplánovat vyjmutí a odstranění dílu," vysvětluje Mario Ternka. Opakovaná simulace poskytuje informace o vhodném systému horkých kanálů, optimálním místě vstřikování, poloze chladicích kanálů, přídavcích, korunách a mnoha dalších informacích. Teprve když si jsou specialisté na vstřikování jisti, že konstrukce formy celkově vyhovuje, vyrobí ocelovou formu. To se v TPK provádí především na moderních obráběcích strojích, např. pětiosým frézováním a erodováním.

V jednoduchých případech se rozměrová přesnost složitých tvářecích nástrojů měří přímo na obráběcím stroji. Obtížná měření, jako je poloha obrysu vůči vnějším hranám, stejně jako poloha zapuštění do kapsy nebo soustružených jader, mohou nástrojaři provádět pomocí přístroje Werth ScopeCheck® FB a kombinace optického a hmatového senzoru.

Jakmile je forma připravena, je vyzkoušena na jednom z 15 vstřikovacích strojů s uzavírací silou až 2200 kN a dále optimalizována v nástrojárně, dokud není vstřikování a odformování stabilní. Poté konstruktér TPK vytvoří na vstříknutém vzorku dílu měřicí program na přístroji ScopeCheck®, který zaznamená všechna rozhodující kritéria. Na základě výsledků se rozhodne o dalších změnách formy. Mario Ternka zdůrazňuje: "V této fázi obvykle hovoříme o korekcích v rozsahu několika desetin až setin milimetru, které jsou nezbytné pro dodržení velmi přísně nastavených tolerancí. Bez přesnosti našeho multisenzorového zařízení bychom takové hodnoty nemohli zaznamenat, nebo jen s velkými náklady."

Reverzní inženýrství pro výrobu forem

Jako příklad takového vysoce přesného obrábění uvádí povrch na lékařské součástce, který musí mít rovinnost v rozsahu menším než 0,1 mm. Pokud této tolerance nelze spolehlivě dosáhnout úpravou regulace teploty nebo jiných parametrů vstřikování, přistupuje TPK k minimální korekci formy. Nejprve odpovědný pracovník změří postiženou oblast pomocí chromatického senzoru Werth CFP. "Díky tomuto optickému senzoru jsme schopni zjistit i rovinnost na polylinii, což bylo dříve velmi obtížné a časově náročné," dodává Mario Ternka. Když senzor přejedeme po povrchu, rychle získáme velmi přesný údaj o rovinnosti našeho předmětu."

Kombinace technologie optických a hmatových senzorů pro dokonalé vstřikované díly
Tato malá Petriho miska obsahuje na dně mikrodutiny pro analýzu jednotlivých buněk, které lze pomocí přístroje Werth ScopeCheck® opticky detekovat s přesností na μm
Kombinace technologie optických a hmatových senzorů pro dokonalé vstřikované díly
Zde jsou mikrodutiny z Petriho misky: každé pole měří jen několik desetin milimetru

Pokud lze například zjistit mírné zakřivení způsobené smršťováním materiálu, může konstruktér přenést naměřená data zpět do systému CAD a zrcadlit zakřivený povrch na odpovídající ploše formy. Z opravených dat CAD vygeneruje program CAM, pomocí kterého se toto korunování, jak se takové vypouklé deformaci říká, vyfrézuje do nástroje formy. Po opětovném vstřikování je požadovaná rovinnost dosažena smrštěním plastu.

Taková forma zpětného inženýrství se nazývá reverzní inženýrství. "Kombinací optických a dotykových měřicích metod můžeme pomocí našeho systému ScopeCheck® zachytit celé obrobky jako mračno bodů při vysoké rychlosti měření a zpětně je vložit do dat CAD. Vždycky po tom máme poptávku," vysvětluje Mario Ternka.

Osvědčené v praxi

Ředitel by rád představil výběr sofistikovaných vstřikovaných dílů, které jeho společnost vyrábí, ale povinnost mlčenlivosti ho brzdí. Proto demonstruje možnosti přístroje Werth ScopeCheck® na destičce s buněčnou kulturou. Pochází ze sortimentu dceřiné společnosti TPK "zell-kontakt", která se specializuje na vývoj a výrobu buněčných kultur a laboratorních produktů pro moderní zobrazovací postupy a mikroskopii. Společnost zellkontakt dále nabízí screeningové desky pro UV spektroskopii a velkoplošné matrice pro tkáňové analýzy.

Taková UV destička, jaká se v současnosti používá například v pandemii COVID-19 pro měření PCR, obsahuje 96 jamek, jejichž zobrazovací plochu tvoří čirá tenká vrstva s vysokou propustností v UV oblasti.

Do víka se také vkládají kondenzační kroužky, které musí přesně pasovat na vícejamkové destičky. Kroužky zabraňují odpařování živného roztoku během inkubace, takže jeho koncentrace zůstává konstantní a kultivované buňky jsou optimálně zásobovány.

To znamená: nejvyšší nároky na polohu, zaoblení a rovinnost, a to jak u desky, tak u víka. Kromě toho hraje důležitou roli rovinnost desky s buněčnou kulturou při práci s automatickou mikroskopií nebo celkovými měřicími metodami. "Optické senzory mají potřebnou přesnost měření a zkracují dobu potřebnou k měření těchto dílů z hodin na pouhých několik minut," říká s potěšením Ternka.

Společně se svými kolegy stále objevuje nové oblasti, kde lze ScopeCheck® užitečně využít k dosažení vyšší kvality a ekonomické efektivity. Ternka shrnuje: "Jsme si jisti, že kombinace vysoce přesných a rychlých optických senzorů s technologií dotykových senzorů pro kompletní měření různých obrobků nám i nadále otevře mnoho dveří. Protože s technologií Werth ScopeCheck® jsme schopni odhalit kritéria tam, kde ostatní selhávají."

Kombinace technologie optických a hmatových senzorů pro dokonalé vstřikované díly
Deska s buněčnou kulturou, která se v současnosti používá například pro měření PCR v pandemii COVID-19: Tvar a poloha 96 jamek jsou zde přísně tolerovány. Totéž platí pro kondenzační kroužky ve víku, které musí přesně přiléhat k polím
Kontakt
Chcete-li zobrazit obsah ve svém jazyce, vyberte jinou zemi nebo oblast.