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3D-Scannen von Werkzeugformhohlräumen in der industriellen Prüfung richtig bewerten

Die Referenzierung wird vor dem Scan festgelegt: Welche Passflächen dienen als Nullpunkt, wie wird das Bauteil im Messvolumen aufgenommen?

3D-Scannen von Werkzeugformhohlräumen – Optische Digitalisierung für belastbare Freiformflächenprüfung

In der Serienproduktion von Gussteilen, Schmiedeteilen oder tiefgezogenen Blechkomponenten bestimmt die Geometrie der Werkzeugformhohlräume maßgeblich die Maßhaltigkeit jedes einzelnen Bauteils. Die Kavitäten sind hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt;

Verschleiß, Mikrorisse und plastische Verformung verändern die Kontur oft schleichend und bleiben lange unentdeckt. Taktile Messverfahren und Lehren liefern Werte an wenigen Einzelpunkten, blenden die geschlossene Freiformfläche jedoch nahezu vollständig aus.

Ein flächiger Ist-Soll-Vergleich war bislang aufwendig und wurde meist nur bei Qualitätseskalationen durchgeführt.

Validierungscheckliste für den Einsatz

Schwerpunkt Entscheidungspunkt Umsetzungshinweis
Bauteilbezug Größe, Oberfläche und Toleranzen mit der Scanaufgabe abgleichen Mit einem typischen Teil einen vollständigen Testlauf durchführen
Datenfluss Prüfen, ob Punktwolke, Abweichungskarte und Bericht in den QS-Prozess passen Exportformat und Freigabeverantwortung vorab klären
Einsatz vor Ort Schulung, Kalibrierung, Lichtverhältnisse und Arbeitsraum bewerten Die Ergebnisse als Standard für Serienprüfungen dokumentieren

Mit optischen Trackingsystemen wie dem V-Track von INSVISION hat sich das 3D-Scannen von Werkzeugformhohlräumen zu einer praxistauglichen Messdatengrundlage entwickelt, die tiefe Hinterschneidungen und komplexe Gravuren lückenlos erfasst.

Kernpunkte im Überblick

  • In der Serienproduktion von Gussteilen, Schmiedeteilen oder tiefgezogenen Blechkomponenten bestimmt die Geometrie der Werkzeugformhohlräume maßg…
  • Werkzeugformhohlräume sind das Abbild des späteren Produkts.
  • Das 3D-Scannen von Werkzeugformhohlräumen mit einem optischen Trackingsystem setzt genau dort an.
  • Die Integration des 3D-Scannens in den Qualitätsablauf beginnt nicht erst nach dem Scan, sondern mit der Definition der Randbedingungen.

Typische Belastungen und Messanforderungen im Werkzeugbau

Werkzeugformhohlräume sind das Abbild des späteren Produkts. Ihre Geometrie unterliegt im laufenden Betrieb einem kontinuierlichen Wandel: Thermoschock, Erosion durch Schmelze, abrasive Medien und mechanische Wechseldrücke hinterlassen Spuren.

Bei jedem planmäßigen Werkzeugwechsel oder nach festgelegten Schusszahlen muss die Kavität gegen das CAD-Soll oder einen validierten Referenzzustand abgeglichen werden.

Taktile Koordinatenmessmaschinen stoßen dabei an ihre Grenzen – enge Hinterschneidungen, feine Rippenstrukturen und konforme Kühlkanäle bleiben unzugänglich. Statt eines flächendeckenden Datensatzes entstehen nur vereinzelte Stützpunkte, zwischen denen interpoliert werden muss.

Kleine Verzüge oder Sinkmarken zwischen den Messpunkten bleiben unentdeckt und führen später zu Ausschuss in der Serienproduktion. Der Einrichtungs- und Programmieraufwand für taktile Sonden ist zusätzlich ein Termintreiber, gerade bei knappen Lieferfristen für Werkzeugänderungen oder Erstmusterprüfungen.

Lösungsansatz: Optisches Tracking für flächige Kavitätserfassung

Das 3D-Scannen von Werkzeugformhohlräumen mit einem optischen Trackingsystem setzt genau dort an. Das V-Track von INSVISION arbeitet markerbasiert und verfolgt die Position des Scanners unabhängig von der Werkstückgeometrie.

Das ist ein entscheidender Vorteil bei tiefen Kavitäten, wo Oberflächenmarker oft nicht ausreichen oder die Sichtlinie eingeschränkt ist. Die Referenzierung wird vor dem Scan festgelegt: Welche Passflächen dienen als Nullpunkt, wie wird das Bauteil im Messvolumen aufgenommen?

Diese Vorarbeit schafft die Basis für reproduzierbare Messergebnisse und einen rückführbaren Prüfbericht.

Praktische Umsetzung in der Qualitätssicherung

Die Integration des 3D-Scannens in den Qualitätsablauf beginnt nicht erst nach dem Scan, sondern mit der Definition der Randbedingungen.

  1. Vorbereitung und Referenzierung

Passflächen, Spannelemente und die Lage im Messvolumen werden dokumentiert. Das V-Track-System ermöglicht eine stabile, markerbasierte Nachführung, sodass selbst tiefe Kavitäten ohne aufwändige Vorrichtungen digitalisiert werden können.