Tiefe Kavitäten, glänzende Oberflächen: Was ein Werkzeugbau-Scan mit dem AlphaScan wirklich leisten muss

Wenn eine Spritzgussform nach mehreren zehntausend Zyklen aus der Produktion kommt, sieht man ihr die Belastung auf den ersten Blick nicht an. Die Formnester gl

Die Schwierigkeit beginnt dort, wo das Licht auf die Form trifft. Hochglanzpolierte Stahloberflächen reflektieren das meiste Licht gerichtet, nicht diffus. Ein Scanner, der auf Laserprojektion setzt, muss den zurückgeworfenen Strahl überhaupt erst einmal sauber auslesen können.

Die blauen Laserdioden des AlphaScan arbeiten mit 50 Kreuzlinien und einer Wellenlänge, die auf glänzenden Metallen weniger störende Streueffekte erzeugt als rote Systeme.

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

Hinzu kommt eine Messrate von 7,1 Millionen Punkten pro Sekunde, sodass selbst eine handgroße Kavität in wenigen Sekunden flächig erfasst wird – ohne die Oberfläche vorher mit Kreidespray mattieren zu müssen.

INSVISION AlphaScan 3D-Scan-Demonstration

Die patentierte Doppel-LED-Ausleuchtung des Scanners hilft vor allem in tiefen Nuten und Sacklöchern, wo die Lichtintensität natürlicherweise abfällt. Dort, wo ein konventioneller Triangulationssensor im Schatten bleibt, sieht der AlphaScan noch genug Signal, um die Innenkontur vollständig zu rekonstruieren.

Das ist bei Werkzeugen keine Spielerei, sondern die Voraussetzung dafür, Abweichungen an Kernzügen und Schiebern zuverlässig zu erkennen, bevor sie Ausschuss produzieren.

## Objektporträt: Die Werkzeugform als Messaufgabe

Eine Werkzeugform für technische Kunststoffteile, etwa ein Gehäuse mit integrierten Clips und Dichtrippen, vereint auf engstem Raum mehrere messtechnische Widersacher. Die Formnester sind üblicherweise hochglanzpoliert oder erodiert, die Oberflächengüten liegen im Bereich von Ra 0,4 bis 0,8 Mikrometern.

Die Kavitäten sind teils tief und schmal, mit Aspektverhältnissen von 1:3 und mehr. Die umgebenden Trennflächen sind planparallel und müssen nach dem Nachsetzen auf wenige Hundertstelmillimeter genau mit der Gegenseite abschließen.

An den Anspritzpunkten und Entlüftungskanälen treten zudem Erosionsspuren auf, die sich als winzige Vertiefungen im Zehntelmillimeterbereich zeigen. Was der Werkzeugmacher braucht, ist ein lückenloses digitales Abbild der gesamten Kavität – nicht nur ein paar Profile.

Der AlphaScan liefert eine Punktwolke, die mit einer Genauigkeit von 0,073 Millimeter im Nahbereich und einer Volumengenauigkeit von 0,1 Millimeter plus 0,015 Millimeter pro Meter erfasst wird.

Diese Daten gehen direkt in die Software INSVISION 3D Viewer, wo sie mit dem ursprünglichen CAD-Modell der Form überlagert werden. Ein erster Vergleich zeigt, ob die Form im Soll liegt oder ob sich durch thermische Wechselbelastung lokale Verformungen eingestellt haben.

Szenarioüberblick

Der Artikel lässt sich praktisch über dieses Szenario lesen:

## Objektporträt: Die Werkzeugform als Messaufgabe: Eine Werkzeugform für technische Kunststoffteile, etwa ein Gehäuse mit integrierten Clips und Dichtrippen, vereint…
## Vom Scan zur belastbaren Aussage: Datenverarbeit…: Nach dem Scan liegt eine dichte Punktwolke vor, die alle relevanten Funktionsflächen abdeckt.
## Integration in den Werkzeugbau-Alltag: Von der E…: Die eigentliche Stärke des Verfahrens entfaltet sich, wenn die Scans in regelmäßigen Abständen wiederholt werden.

Die eigentliche Herausforderung ist nicht die Einzelmessung, sondern die Wiederholbarkeit bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen, Aufstellern und Bedienern.

Der AlphaScan arbeitet mit einem optischen Tracking, das die Position des Scanners relativ zum Objekt bestimmt, ohne dass der Anwender Zielmarken auf der Form aufkleben muss.

Die Referenzierung erfolgt über die Geometrie selbst, sodass selbst große Formhälften mit einer Scanfläche von bis zu 2200 mal 2200 Millimeter ohne Vorbereitung erfasst werden können.

Die eingebauten Beschleunigungssensoren und die KI-gestützte 3D-Rekonstruktion gleichen leichte Handbewegungen in Echtzeit aus, sodass die Punktwolke auch bei freihändigem Führen homogen bleibt.

Für den Werkzeugbau bedeutet das: Ein Monteur kann die Form nach dem Ausbau aus der Maschine in der Werkstatt scannen, ohne dass ein Messraum oder eine spezielle Aufspannung notwendig ist.

## Vom Scan zur belastbaren Aussage: Datenverarbeitung und Soll-Ist-Vergleich

Nach dem Scan liegt eine dichte Punktwolke vor, die alle relevanten Funktionsflächen abdeckt. In der integrierten Software werden die Rohdaten zunächst von Ausreißern bereinigt und in ein trianguliertes Netz überführt.

Bei tiefen Kavitäten bietet der AlphaScan einen speziellen Tiefenmodus, der die Laserlinien so steuert, dass auch senkrechte Wände und schmale Rippen keine Lücken aufweisen.

Der Anwender kann gezielt Bereiche nachscannen, die beim ersten Durchgang durch Abschattung oder Reflexion nicht vollständig erfasst wurden, und die Daten werden automatisch in das bestehende Modell eingepasst. Das Ergebnis ist ein geschlossenes Flächenmodell, das als Referenz für den Soll-Ist-Vergleich dient.

Die Software legt das CAD-Modell auf die Scandaten und berechnet die Abweichungen farblich codiert. Genau hier zeigt sich, ob die Form im Bereich der Dichtkanten noch innerhalb der vorgeschriebenen Toleranz von beispielsweise 0,05 Millimeter liegt oder ob ein Bereich nachpoliert werden muss.

Ein entscheidender Vorteil für den Werkzeugbau ist die Möglichkeit, aus den Scandaten direkt ein Reverse Engineering-Projekt zu starten. Wenn eine alte Form ohne digitale Zeichnung vorliegt, kann der AlphaScan das vollständige 3D-Modell liefern, das dann in gängigen CAD-Formaten exportiert wird.

Die Software SMARPARA Q unterstützt zudem die Auswertung nach GD&T-Standards, sodass der Werkzeugmacher nicht nur eine visuelle Abweichungskarte bekommt, sondern auch Form- und Lagetoleranzen wie Ebenheit, Parallelität oder Rundheit direkt aus der Punktwolke berechnen kann.

Der Bericht wird automatisch generiert und lässt sich als PDF oder in tabellarischer Form ausgeben. Damit ist die Dokumentation für die Qualitätssicherung nachvollziehbar und revisionssicher.