Röntgensugaras mérésekkel a költséghatékonyságért

Több vállalat termékei közül is válogathatnak azok, akik 3D képalkotó tomográfiát akarnak alkalmazni minőség ellenőrzési folyamataik automatizálására, különösképpen a műanyag és könnyűfém alkatrészek szerszámaihoz.

Amellett, hogy ma már a minőségbiztosításban is széles körben elterjedt a nagy felbontású CT (komputer tomográfia), a technológia újabb nagy lépés tett előre az ipari méréstechnikában. A 3D mérések közül a roncsolásmentes vizsgálatok közé tartozó eljárással a könnyűfém és műanyag termékek is pontosan mérhetőek, legyen bármennyire is bonyolult a belső szerkezetük. Ezeket az alkatrészeket jellemzően csak nehézkes és időigényes módon lehet mérni más, hagyományosnak mondható mérési eljárásokkal, mint például a koordináta méréstechnika.

Rontgen_1

A CT méréstechnikában a képalkotás 2D Röntgen-metszetek egymásra rétegzésével jön létre. A metszetek elkészítéséhez a vizsgált tárgyat egy tárgyasztalra kell helyezni, majd vagy a tárgyasztalt vagy a mérőberendezést teljesen körbe kell forgatni, hogy a Röntgen-sugár minden irányból átvilágítsa a tárgyat. A nyers adatok pontossága és ebből adódóan a készített 3D kép részletgazdagsága nagyban függ a Röntgen-sugaras projekciók pontosságától, amit a Röntgen-sugár forrás és detektor, valamint a teljes mozgatóegység pontossága és stabilitása befolyásol. Ebből adódik, hogy amilyen precízek ezek az egységek, az egyértelműen kihat a végső CT mérési eredmények használhatóságára.

Rontgen_4

A rendszer szerkezeti pontosságán túl a következő lépcsőfok az adatok kiértékelése. A teljes mérési folyamat automatizálható például a GE Inspection Technologies Phoenix Datos X szoftver CT méréstechnikai alkalmazásával. Ezzel az alkalmazással lerövidíthetők a ciklusidők, illetve a felhasználó kis befolyással bír a mérési folyamatra, így a mérések ismételhetősége is jelentősen javul. A mérési ciklust munkadarabonként egyszer kell beprogramozni, ezután a szoftver a méréseket, kiértékeléseket automatikusan elvégzi, beleértve a térfogati modell és a felületek elkészítését. Az Innovmetric által fejlesztett Polyworks automatizált jelentéskészítővel a mérési jegyzőkönyvek  egy órán belül rendelkezésre állnak.

Jelentős előnye a CT méréseknek, hogy nagyon rövid idő alatt elkészíthetők a névleges és valós méretek összehasonlító elemzései. Például egy első szériás gyártás munkadarabjai gyorsan és egyszerűen megmérhetők, illetve megvizsgálható, hogy a kritikus méretek és alakok megfelelnek az előírásoknak. A CT vizsgálatok gyorsasága számos területen tekintélyes előnyt jelenthet a koordináta mérőgépekkel szemben. A Polyworks például nagyon hatékony vizsgálati funkciókkal rendelkezik, melyekkel kielemezhetők a CT által szolgáltatott adatokból nyert poligon modellek. A mérési eredményekből számított modell és a nominális modell összerendelésére nagyon sok lehetőséget biztosít, alkalmazási területtől függetlenül.

A Polyworks egyszerű, egyúttal teljes körűen parametrizálható eszközeivel pontosan a felhasználó igényei szerint generálhatók a modellek és sajátosságaik. A névleges és a valós méretek összehasonlításán túl számos geometriai és méret tűrés, valamint számítás áll a felhasználók rendelkezésére. Sok összehasonlító módszer és színskála szerinti kiemelés használható a valós és a CAD modell eltéréseinek szemléltetésére.

A valós és névleges felületek összehasonlítása is nagyon egyszerű, mivel a program egymásra vetíti és összefésüli a két modellt és az eltérések azonnal láthatóvá válnak. Részletesebb elemzésekhez jellemző pontok megadására van szükség, melyek pontos, összehasonlítható információkat nyújtanak a CAD modellben definiált elméleti értéktől számított eltérésekről. A Polyworks további mérési eszközöket is nyújt, mint például a metszetek készítése, 2D és 3D megfogók definiálása, profil definiálás.

A Polyworks CT berendezésekkel együtt gyártási folyamatokba is integrálható. Automatikus mérési ciklusokkal, parametrikus sorozatmérő programokkal folyamat közbeni analízis is megvalósítható.

Az új, parametrikus projekt frissítő funkcióval a paraméterekben történt változások azonnal érvényesülnek az elhelyezkedésben, összehasonlításokban és jegyzőkönyvekben is. Ezzel a módszerrel minden mérés megismételhető és parametrizálható.

Rontgen_2

A német F&G Hachtel vállalat 2008 óta használja a GE Phoenix ipari Röntgen-sugaras tomográfját. A cég már évtizedek óta fejlesztett és gyártott fröccsöntő szerszámokat, így kijelenthető, hogy elég nagy tapasztalatra tettek szert. Ma a Hachtel már a mindennapi gyakorlat során is folyamatosan alkalmazza a CT berendezést a szerszámok fejlesztéséhez és a fröccsöntési folyamat javításához és hasonló szolgáltatásokat nyújt más vállalatoknak is. A következő két példán keresztül világossá válik, hogy a CT berendezés hogyan volt képes elősegíteni a termelékenység növekedését.

A komplex fröccsöntött alkatrészek mérése gyakran referenciapont-rendszer igazítással kombinált méretezéssel és tűrésezéssel történik. Műanyag alkatrészek esetében – melyek alakja vetemedési hibák miatt is eltérhet az ideális CAD modelltől – ez a kiértékelési módszer a szerszám javításához félrevezető, pontatlan információt szolgáltat. Ez a hiba egyértelműen látszik a harmadik ábrán. A vizsgálat során a CAD modell és a mért modell összerendelési módjából adódó minimális eltérések alapján úgy tűnik, a darab mérete jóval túllépi a megengedett határt. A mérésből arra a téves következtetésre lehetett jutni, hogy az így készült alkatrész nem tudja maradéktalanul teljesíteni feladatát, azonban a funkcionális tesztből ennek az ellenkezője derült ki. Az igazítás módjáról végzett szimulációból azonban kiderült, hogy az alkatrész mérete teljes egészében megfelel az előírásoknak.

Ez esetben CT mérési eljárással szemben a koordinátaméréssel nyert eredmények csak adat-táblás formában álltak rendelkezésre, mely adathalmazzal az eredeti modell összehasonlítása igencsak nehézkes. A lézeres szkenneléssel szemben a CT méréssel bármilyen helyzetben a teljes modellről nyerhető információ, nincs szükség átfordításokra. Ebben a példában az időigényes, drága és nem utolsó sorban felesleges szerszám javítások összköltsége 6.600 €-ba került volna, míg a CT vizsgálat költsége 750 € volt és csak négy órát vett igénybe a kiértékeléssel együtt.

Rontgen_3

A második példában egy tárcsa jellegű alkatrész menetes részének elméleti/valós összehasonlítását láthatjuk, mely alapján az alkatrész megfelel az előírásoknak. Azonban a menetes rész peremén jelentős eltérés tapasztalható a CAD-modellhez viszonyítva, mely nehézkessé teszi az alkatrész beszerelését, így a szerszám javítása elkerülhetetlenné vált.

A nehezen értelmezhető koordinátamérésből származó információkkal szemben a CT mérésből származó adatok alapján egyértelmű és pontos információ állt rendelkezésre a szerszám javításához. A korrigált szerszámterv már 4 órán belül rendelkezésre állt. A javított szerszámmal készített alkatrész mérése már kielégítő eredményeket adott, így a javítást mindössze egy lépésben el lehetett végezni.

Ezekből a példákból is látható, mekkora potenciállal rendelkezik a CT méréstechnológia a műanyagalkatrészek minőségbiztosításában. A GE Inspection Technology által fejlesztett Phoenix V Tome X L komputer tomográffal 400 x 1.200 mm nagyságú alkatrészek is mérhetők, készüljenek akár könnyűfémből, akár műanyagból.

forrás: etmm-online.com