Ersatzteilbeschaffung für alte Maschinen
Es gibt Maschinen, die sind für die Ewigkeit gebaut. Sie laufen jahrzehntelang im Schichtbetrieb und wenn es sein muss sogar am Wochenende. Häufig rentiert sich eine Neuanschaffung nicht, solange die Alte noch ordnungsgemäß Ihren Dienst verrichtet. Aufgrund ihrer Masse und robusten Bauweise arbeiten sie noch ausreichend präzise und sind gut für Nebenzwecke verwendbar. In alten Maschinen ist kaum Elektronik verbaut, die die Lebensdauer verkürzt und die Unterhaltskosten erhöht. Allerdings ist die Ersatzteilbeschaffung ein häufiges Problem. Ohne Beschaffung und Bevorratung von gleichwertigen Ersatzteilen kann eine störungsfreie Produktion nicht gewährleistet werden. Die Folge ist oft die Stilllegung der Anlage und die zwangsläufige Ersatzinvestition.
Wenn der Hersteller keine Ersatzteile mehr liefert oder schon gar nicht mehr am Markt ist, ist es schwierig bis unmöglich Ersatzteile auf dem Gebrauchtmarkt zu finden. In solchen Fällen nutzen wir das Verfahren der Flächenrückführung, um exakte Rekonstruktionen zu erstellen. So können auch CAD-Daten für Bauteile erstellt werden, für die nie 3D Daten vorhanden waren. Mit diesen Konstruktionsdaten können wichtige Ersatz- und Bauteile hergestellt und somit die Lebensdauer betagter Maschinen und Anlagen erhöht werden. Um längere Standzeiten durch Bruch oder Verschleiß zu vermeiden, werden kritische Bauteile reproduziert und für den Bedarfsfall gelagert.
Schritt 1: Der Ist-Stand
Das massive Bauteil diente über 30 Jahre als Drahteinzug in einer Anlage für die Schraubenproduktion. Diverse Geometrien sind stark verschlissen, sodass Radien ineinander liegen und das Nachvollziehen der ursprünglichen Form erschweren. Im ersten Schritt muss das Bauteil von allen Fremdstoffen wie Fetten und Spänen befreit werden. Für die anschließende optische 3D Digitalisierung werden reflektierende und dunkle Oberflächen mit einem Mattierungsspray besprüht. Zur Vermessung komplexer Objekte werden abschließend Referenzmarken am Objekt aufgebracht. Somit ist das Bauteil für eine qualitativ hochwertige Digitalisierung vorbereitet.
Schritt 2: Vollständiger 3D Scan (optische 3D Digitalisierung)
Aufgrund der Bauteilgröße und der geforderten Genauigkeit von 0,05 mm entschieden wir uns für eine optische 3D-Digitalisierung mittels Streifenlichtprojektion. Mit einem Messvolumen von 170 x 130 mm² können alle relevanten Geometrien mit relativ wenigen Einzelaufnahmen aufgenommen werden. Dabei kommt uns zugute, dass auch die innen liegenden Flächen vom Streifenlicht schnell erfasst werden. Über die aufgebrachten Referenzmarken errechnet das Messsystem die Koordinaten und definiert somit das Objektkoordinatensystem in den einzelnen Objektbereichen. Durch die Auflösung von 12 Megapixeln erhalten wir extrem detaillierte STL Daten und können die geforderte Genauigkeit problemlos erreichen. Zur Positionsbestimmung werden Schrauben in die Gewindebohrungen gedreht und zusammen mit dem Bauteil digitalisiert. Die Zylinderflächen der Schrauben dienen in der Software als Referenz zur Bestimmung der Lochmitte.
Schritt 3: Flächenrückführung (Reverse Engineering)
Da das Bauteil überwiegend aus Regelgeometrien besteht, ist eine parametrische Konstruktion das sinnvollste Vorgehen. Das heißt, es werden Längenmaße, Radien, Winkel, Durchmesser etc. auf- oder abgerundet. Dadurch kommt es zwar zu Abweichungen zwischen CAD und Ist-Stand. Jedoch wird so eine perfekte Konstruktion erstellt. Durch die klar definierten Geometrien lässt sich so auch eine Zeichnungsableitung erstellen. Weiterer Vorteil einer parametrischen Konstruktion sind die umfänglichen Informationen, die in der Konstruktionshistorie (Strukturbaum) in der jeweiligen CAD-Software weitergegeben werden können. Dadurch lässt sich nachträglich jede einzelne Geometrie schnell und einfach ändern – vorausgesetzt der Konstrukteur hat sauber gearbeitet.
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Schritt 4: Qualitätsnachweis der Flächenrückführung (Falschfarbenvergleich)
Bei dem sogenannten Falschfarbenvergleich oder auch Soll-Ist-Vergleich wird das 3D Scan Modell gegenüber dem von uns erstellten CAD Modell ausgerichtet. Die Abweichungen beider Modelle zueinander werden vollflächig in einem Farbschema dargestellt. Bei komplexen Bauteilen werden für einzelne Geometrien Falschfarbenvergleiche erstellt. So wird im laufenden Prozess eine exakte Rekonstruktion sichergestellt. Ein finaler Falschfarbenvergleich dient als Qualitätsnachweis für unseren Kunden. Zwangsläufig kommt es bei der parametrischen Flächenrückführung zu Abweichungen gegenüber dem Ist-Stand. In diesem Fall wird der Verwendungszweck durch die Konstruktion mit Regelgeomtrien erfüllt. Größere Abweichungen an den unbearbeiteten Gussoberflächen können vernachlässigt werden.
Fazit: Mit Reverse Engineering die Ersatzteilbeschaffung für alte Maschinen vereinfachen
Die von uns erstellten Konstruktionsdaten können direkt für die Fertigung von Ersatzteilen genutzt werden. In manchen Fällen kann auch ein „virtuelles Lager“ für Ersatzteile sinnvoll sein. Dann werden die entsprechenden Ersatzteile erst im Bedarfsfall gefertigt. Bauteile, die zu höheren Verschleiß, Verformung oder Bruch neigen, werden im Verfahren der Flächenrückführung optimiert. Das heißt, die Geometrien werden in der Konstruktion entsprechend der mechanischen Belastungen angepasst. Optimierte Konstruktionen ermöglichen somit die Fertigung von langlebigen Ersatzteilen in einer besseren Qualität als das Original.
FAQ: Ersatzteilbeschaffung für alte Maschinen
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Durch unsere langjährige Erfahrung in der Werkzeugkonstruktion und insbesondere in der Flächenrückführung können wir in den meisten Fällen auch stark verschlissene oder sogar gebrochene Bauteile rekonstruieren. Durch unterschiedliche Techniken kann die ursprüngliche Geometrie und die Logik einer Konstruktion nachvollzogen und ins CAD übertragen werden. Beschädigung wie Löcher, Dellen oder Risse werden bereits in den Messdaten entfernt. Abgebrochene Teile werden einzeln digitalisiert und in der Software zusammengefügt.
Für Maschinenteile, bei denen es auf hohe Präzision ankommt, erstellen wir Flächenrückführungen mit einer Genauigkeit von 0,01 mm. Einzelne Bereiche im Bauteil wie Führungselemente oder Lochabstände können noch exakter rekonstruiert werden. Je nach Bedarf kann die exakte Flächenrückführung nur auf die relevanten Teilbereiche beschränkt werden. Weniger relevante Bereiche wie unbearbeitete Gussoberflächen können hingegen im Bereich 0,5 mm rekonstruiert werden. Somit werden Aufwand und Kosten reduziert und dennoch exakte Rekonstruktion erreicht. Als Qualitätsnachweis erstellen wir bei jeder Flächenrückführung einen Falschfarbenvergleich. In diesem sehen Sie jede Abweichung zwischen Rekonstruktion (Soll) und dem Ist-Stand.
Eine pauschale Aussage über die Kosten für eine Rekonstruktion von Maschinenteilen kann nicht getroffen werden. Die wesentlichen Einflussfaktoren sind Komplexität sowie der geometrische Aufbau des Bauteils.
Bei komplexen Geometrien mit uneinsichtigen Bereichen wird die optische Erfassung erschwert. Zudem ist die Flächenrückführung von Freiformflächen aufwendiger als bei Bauteilen mit Regelgeometrien. Diese Kriterien beeinflussen den Aufwand und daher auch die Kosten. Um Ihnen eine möglichst kosteneffiziente Lösung zu liefern, beraten wir Sie im Erstgespräch zu den Möglichkeiten und Potenzialen. So können wir Ihnen Konstruktionsdaten liefern, die exakt auf Ihr Vorhaben angepasst sind.
Die Fertigung von Maschinenteilen gehört nicht zu unserem Portfolio. Unsere Grundkompetenzen sind die optische Messtechnik und die Flächenrückführung. Auf dieser Grundlage erstellen wir für Sie möglichst qualitativ hochwertige Konstruktionsdaten, mit denen Sie Ihre eigenen Ersatzteile fertigen können. Sollten Sie in Ihrem Haus keine Möglichkeit für eine Fertigung haben, bieten wir Ihnen ein breites Netzwerk an langjährigen Partnern mit entsprechendem Know-how in den Gebieten Werkzeugfertigung, Blechumformung, Spritzguss und Rapid Prototyping.
