3D Scanner
3D-Scanner für die vorausschauende Instandhaltung von Werkzeugen und Formen
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Tags:
- Kunststoff , Stanzen , Gießen
Wichtige Punkte im Überblick
- Nutzen Sie berührungslose 360°-Scans, um den Werkzeug- und Formenverschleiß zu quantifizieren und kleinste Maßtrends zu erkennen.
- Durch den Abgleich aktueller Geometriedaten mit den Basis-CAD-Daten können Verschleißerscheinungen frühzeitig erkannt und automatische Warnmeldungen für die vorausschauende Instandhaltung eingerichtet werden.
- Die Stapelverarbeitung von Scans reduziert den Personalaufwand für die Inspektion.
- Scannen Sie Werkzeuge direkt, um den Verschleiß zu überwachen und Reparaturen datenbasiert (nicht in festen Intervallen) zu planen, um eine vorzeitige Instandhaltung zu vermeiden.
- Programmieren Sie einfach i.O./n.i.O.-Regeln und visuelle Farbkartenberichte für die Ursachenanalyse.
Bauteile werden mithilfe von Werkzeugen und Formen durch Stanzen und Spritzgießen hergestellt. Sie sind kostengünstig und konsistent für große Serien, aber der ständige Gebrauch führt zu Verschleiß, was zu Defekten und einer Verlangsamung der Produktion führen kann. Wie schnell Formen verschleißen, hängt von ihren Einstellungen und Materialien ab, daher ist es schwierig, genau zu wissen, wann sie repariert werden müssen. Aufgrund dieser Unsicherheit werden Formen oft früher als nötig repariert, was die Produktivität senkt und die Kosten erhöht. Vorausschauende Instandhaltung hilft, aber es ist schwierig, genau zu wissen, wann eine Reparatur erforderlich ist.
Dieser Artikel befasst sich mit der vorausschauenden Instandhaltung bei Werkzeug- und Formenverschleiß. Er erklärt, was Werkzeuge und Formen sind, wie sie verwaltet werden, die verschiedenen Arten der Instandhaltung und Möglichkeiten, Ausfallzeiten durch Störungen zu vermeiden. Es werden die Grenzen herkömmlicher Messmethoden betrachtet und aufgezeigt, wie der optische 3D-Scanner der Modellreihe VL von KEYENCE diese überwindet.
Arten von Werkzeug- und Formenverschleiß
Werkzeug- und Formenverschleiß lässt sich in zwei Kategorien einteilen: anormaler und normaler Verschleiß. Normaler Verschleiß ist der allmähliche Oberflächenabtrag durch regelmäßigen Kontakt zwischen den Werkzeugen. Anormaler Verschleiß entsteht durch Probleme wie falsche Materialien und Formen, Metallermüdung oder Korrosion.
Arten von abnormalem Verschleiß
Abrasiver Verschleiß
Abrasiver Verschleiß wird in zwei Kategorien unterteilt: Zweikörper- und Dreikörperabrasion. Zweikörperabrasion entsteht, wenn eine harte Oberfläche unmittelbar über eine weichere Oberfläche gleitet und dabei Verschleiß verursacht. Dreikörperabrasion tritt auf, wenn lose, harte Partikel zwischen die Oberflächen gelangen und das Werkzeug- oder Formenmaterial abtragen.
Adhäsiver Verschleiß
Adhäsiver Verschleiß (auch als „Fressen“ bekannt) tritt auf, wenn Oberflächenerhebungen in Kontakt kommen, miteinander verschweißen und dann während der Bewegung abbrechen, wobei sie Material mitreißen. Dieses wiederholte Anhaften und Abreißen führt zu Verschleiß.
Reibverschleiß
Reibverschleiß ist eine feine, grübchenartige Beschädigung, die durch winzige, wiederholte Bewegungen unter Reibung auf Passflächen verursacht wird. Er erzeugt mikroskopische Risse im Werkzeug oder in der Form. Die Dauerfestigkeit des betroffenen
Bereichs kann um mehr als 50 Prozent sinken.
Korrosiver Verschleiß
Diese Art von Verschleiß, manchmal auch als „chemischer Verschleiß“ bezeichnet, tritt auf, wenn Material aufgrund der Potenzialdifferenz zwischen Metallen abgetragen wird, wobei Reibung den Verschleiß zusätzlich verstärkt.
Arten des normalen Verschleißes
Einlaufverschleiß
Diese Art von Verschleiß tritt auf, wenn kleine Unebenheiten und raue Stellen auf Oberflächen zu Beginn der Betriebsnahme abgetragen werden.
Beharrungsverschleiß
Beharrungsverschleiß ist die allmähliche Beschädigung, die entsteht, während ein Formwerkzeug im regulären Gebrauch ist. Regelmäßige Inspektionen und rechtzeitige Reparaturen können verhindern, dass der Beharrungsverschleiß Schwierigkeiten verursacht.
Verschleißvermeidung durch Instandhaltung
Hersteller können Werkzeug- und Formenverschleiß verhindern, indem sie diese zur richtigen Zeit inspizieren und warten. Anormaler Verschleiß kann jedoch plötzlich auftreten, sodass eine routinemäßige Wartung allein nicht ausreicht. Deshalb überprüfen die Teams täglich in der Fertigung die Produktabmessungen und das Aussehen der Werkzeuge und Formen, was dabei hilft, den Versand fehlerhafter Produkte zu verhindern und gleichzeitig die Ursache des Verschleißes aufdeckt. Die Verfolgung von Maßtrends ermöglicht es, den Verschleiß bis zu einem gewissen Grad vorherzusagen. Ein plötzlicher Anstieg von Defekten kann auf Verschleiß, Abplatzungen oder anderen Schwierigkeiten mit dem Werkzeug oder der Form hinweisen.
Arten der Instandhaltung
Korrektive Instandhaltung
Eine korrektive Instandhaltung erfolgt, nachdem ein Werkzeug, eine Form oder eine Maschine eine funktionale Verschlechterung aufweist oder ausfällt. Dies bedeutet, die Ursache zu finden, Teile auszutauschen und das Problem zu beheben. Wenn die Ursache eindeutig identifiziert und der Schaden geringfügig ist, können Reparaturen mithilfe von Ersatzteilen schnell durchgeführt werden. Wenn die Ersatzteile jedoch schwer zu beschaffen sind oder die Reparatur komplex ist, kann sich der Produktionsstillstand verlängern.
Vorbeugende Wartung
Vorbeugende Wartung bedeutet die Einhaltung eines Zeitplans für Inspektionen, Teileaustausch und Reparaturen. Es gibt zwei Arten der vorbeugenden Wartung. Bei der zeitbasierten Wartung werden Inspektionen und Austauschvorgänge in festen Intervallen durchgeführt. Zustandsbasierte Wartungspläne richten sich nach dem tatsächlichen Zustand des Werkzeuges. Für beide Ansätze müssen Sie die Lebensdauer der Werkzeuge und Formen kennen und einen Wartungsplan erstellen, der auf Zeit, früheren Arbeiten und der Fehlerhistorie basiert.
Vorausschauende Instandhaltung
Vorausschauende Instandhaltung bedeutet, den Zustand von Werkzeugen, Formen und Anlagen zu überwachen und die Daten zu analysieren, um vorherzusagen, wo und wann Ausfälle auftreten werden, sodass Hersteller schon vor einem möglichen Ausfall handeln können. Die Beurteilung des Verschleißes von Werkzeugen und Formen ist schwierig, und die Entscheidung, ob der Verschleiß akzeptabel ist, hängt oft von der Erfahrung und Intuition der Mitarbeiter ab, die unterschiedlich sein kann. Darüber hinaus ist die frühzeitige Erkennung von Verschleiß allein anhand von Produktprüfungen nur eingeschränkt möglich.
Vorausschauende Instandhaltung zur Minimierung von Ausfallzeiten
Die Instandhaltung von Werkzeugen und Formen basierte bisher hauptsächlich auf korrektiver Instandhaltung und vorbeugender Wartung. Beide Methoden können dennoch zu Ausfallzeiten und Produktionsstopps führen. Die vorausschauende Instandhaltung zielt darauf ab, dies zu vermeiden, indem Verschleißerscheinungen frühzeitig erkannt und behoben werden, bevor sie zu Produktionsstillständen führen. Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der Vor- und Nachteile der einzelnen Instandhaltungsansätze.
Vor- und Nachteile der korrektiven Instandhaltung
- Vorteile
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- Vereinfachte Fehlersuche: Da Instandsetzungsmaßnahmen erst nach Eintritt eines Ausfalls durchgeführt werden, lässt sich die Ursache in der Regel eindeutig identifizieren.
- Schnelle Wiederherstellung: Mit vorrätigen Ersatzteilen können Reparaturen schnell und einfach durchgeführt werden, wodurch das Reparaturzeitfenster minimiert wird.
- Nachteile
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- Ungeplante Ausfallzeiten: Da reaktiv statt proaktiv gehandelt wird, sind unerwartete Anlagenausfälle unvermeidlich.
- Risiko eines größeren Produktionsausfalls: Im Falle eines kritischen Ausfalls können lange Reparaturzeiten zu erheblichen Ausfallzeiten in den Produktionsplänen führen.
Vor- und Nachteile der vorbeugenden Wartung
- Vorteile
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- Vermeidung von verschleißbedingten Ausfällen: Durch regelmäßige Inspektionen und den Austausch von Werkzeugen und Formen nach einem festgelegten Zeitplan kann Verschleiß verhindert werden, bevor er auftritt.
- Verbesserte betriebliche Planbarkeit: Wenn Wartungsaufgaben im Voraus geplant werden, wird die Planung der Produktionsabläufe einfacher und effizienter.
- Nachteile
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- Erfordernis von Spezialwissen: Eine effektive Wartungsplanung erfordert die Erfassung historischer Daten und betriebliches Fachwissen.
- Risiko der Überwartung: Übermäßige Inspektionen oder ein vorzeitiger Austausch von Werkzeugen und Formen können die Effizienz der Instandhaltung beeinträchtigen.
Vor- und Nachteile der vorausschauenden Instandhaltung
- Vorteile
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- Vermeidung ungeplanter Ausfallzeiten: Durch die Echtzeitüberwachung des Werkzeug- und Formenverschleißes können Sie Schwierigkeiten erkennen, bevor sie zu Ausfällen führen, sodass die Instandhaltung reibungslos und ohne Unterbrechung der Produktionslinie durchgeführt werden kann.
- Kostenoptimierung: Im Gegensatz zur standardmäßigen vorbeugenden Wartung reduziert dieser Ansatz überflüssige Wartungsmaßnahmen und optimiert die Austauschzyklen sowie den Arbeitsaufwand.
- Nachteile
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- Hohe Abhängigkeit von technischem Fachwissen: Die Implementierung der vorausschauenden Instandhaltung erfordert fundierte technische Kenntnisse und zusätzliche Arbeitsstunden für die Feinabstimmung des Prozesses.
- Erhebliche Anfangsinvestition: Die Integration von Technologien wie IIoT-Sensoren und KI-Analysen erfordert erhebliche Vorabkosten für Hardware, Software und Infrastruktur.
Grenzen herkömmlicher Methoden der vorausschauenden Instandhaltung bei Werkzeug- und Formenverschleiß
Die vorausschauende Instandhaltung ist nützlich für das Management von Werkzeug- und Formenverschleiß, aber ihre Implementierung kann schwierig und kostspielig sein. Die Bestimmung des Verschleißes durch die Inspektion von Fertigteilen ist üblich, aber nicht immer präzise.
Nachteile der Messung mit Messschiebern
Eine Methode zur Überwachung des Formenverschleißes besteht darin, diesen aus den Abmessungen der Formteile abzuleiten. Mit Messschiebern lassen sich geringfügige Maßänderungen im Laufe der Zeit jedoch nur schwer erkennen, sodass Verschleiß im Frühstadium übersehen werden kann. Aus diesem Grund wird oft eine korrigierende Instandhaltung durchgeführt, bei der der Verschleiß erst nach der Produktion fehlerhafter Formteile entdeckt und behoben wird.
Die versteckten Kosten der vorbeugenden Wartung
Angesichts der Nachteile von Messungen mit Messschiebern ist eine genaue Vorhersage des Verschleißes von Werkzeugen und Formen eine Herausforderung. Viele Teams führen eine vorbeugende Wartung durch und ersetzen betroffene Verschleißteile nach einem festen Zeitplan, basierend auf der Laufzeit oder der Nutzung, anstatt nach dem tatsächlichen Zustand. Dieser Plan ist gut gemeint, führt aber oft zur Verschwendung von Werkzeugen und Formen, die noch in Ordnung sind, und erhöht die Kosten für den Austausch und die Inspektionen.
Lösung der Herausforderungen bei der vorausschauenden Instandhaltung von Werkzeugen und Formen
Die Bedeutung der vorbeugenden Wartung von Werkzeugen und Gussformen ist allgemein bekannt, jedoch erweist sich ihre Umsetzung oft als herausfordernd. Hier kommt der optische 3D-Scanner der Modellreihe VL von KEYENCE ins Spiel.
Die Modellreihe VL kann schnell einen vollständigen 360°-Scan eines Bauteils durchführen und liefert Ihnen eine präzise 3D-Messung, ohne Ihren Arbeitsablauf zu verlangsamen. Was den 3D-Scanner besonders nützlich für die vorbeugende Wartung macht, ist, dass er nicht nur Ihre fertigen Produkte misst, sondern auch die Werkzeuge und Gussformen selbst scannen kann. Das bedeutet, dass Sie den Verschleiß Ihrer Werkzeuge im Auge behalten und Maßtoleranzen festlegen können, sodass Sie nur dann Ersatzmaßnahmen durchführen müssen, wenn diese tatsächlich erforderlich sind.
Vorteil 1: Gleichzeitiges Scannen mehrerer Teile für eine einfache Stapeldatenerfassung
Herkömmliche 3D-Scanner hatten lange Zeit den Nachteil, dass sie nicht mehrere Teile gleichzeitig vermessen konnten. Jedes Bauteil musste einzeln bearbeitet werden, was den Prozess langsam und arbeitsintensiv machte.
Der 3D-Scanner der Modellreihe VL von KEYENCE löst diese Herausforderung, indem er es Ihnen ermöglicht, mehrere Bauteile gleichzeitig zu scannen. Die integrierte Datentrennungsfunktion erledigt den Rest, indem es in einem einzigen Durchgang automatisch genaue Messungen für jedes einzelne Messobjekt sortiert und erfasst. Das Endergebnis ist ein wesentlich schnellerer Prüfprozess mit deutlich geringerem manuellem Aufwand, was einen großen Unterschied in Ihrem gesamten Arbeitsablauf ausmachen kann.
Vorteil 2: Programmierbare Gut/Schlecht-Funktion
Eine große Herausforderung bei herkömmlichen Messmethoden war die Inkonsistenz der Daten aufgrund der Bedienerabhängigkeit. Der 3D-Scanner von KEYENCE gewährleistet durch automatisierte Analysevorlagen, dass jedes Teil unter identischen Bedingungen gemessen wird, wodurch anwenderabhängige Abweichungen reduziert werden. Benutzerdefinierte Toleranzbereiche ermöglichen eine sofortige Gut/Schlecht-Beurteilung, wodurch das Risiko von Fehlern bei der manuellen Überprüfung beseitigt wird. In Kombination mit der Stapelmessfunktion des Systems ermöglicht dies eine umfassende Datenerfassung über mehrere Bauteile gleichzeitig. Die Analyse dieser kumulativen Maßänderungen liefert Anwendern präzise und zuverlässige Trenddaten als Grundlage für fundierte Instandhaltungsentscheidungen.
Vorteil 3: Flexible Messung für große Bauteile wie Werkzeuge und Formen
Der optische 3D-Scanner der Modellreihe VL von KEYENCE ist als kompaktes All-in-One-System mit integrierter Kamera und Objekttisch konzipiert, ist aber durch seinen modularen Aufbau nicht auf kleine oder mittelgroße Bauteile beschränkt. Der Messkopf kann vom Hauptgehäuse abgenommen werden, sodass das System auch übergroße Objekte messen kann, die andernfalls die Kapazität des Objekttisches überschreiten würden, einschließlich großer industrieller Werkzeuge und Formen.
Über die Standard-Hardware hinaus bietet KEYENCE auch kundenspezifische Vorrichtungen und vollständig integrierte Systeme an, die auf Ihre spezifischen Messanforderungen zugeschnitten sind. Unsere Spezialisten helfen Ihnen gerne dabei, die richtige Lösung für Ihre Produktionsumgebung zu finden.
Von Formteilen zu Werkzeugen: Vorausschauende Instandhaltung mit 3D-Scannern
Die vorausschauende Instandhaltung bei Werkzeug- und Formenverschleiß war herkömmlicherweise schwierig und kostspielig in der Umsetzung und erforderte oft komplexe IoT-Infrastrukturen und KI-gesteuerte Systeme. Der 3D-Scanner der Modellreihe VL von KEYENCE ändert dies, indem er eine unkomplizierte, kostengünstige Alternative bietet, die mit weitaus weniger Aufwand die gleichen wichtigen Erkenntnisse liefert.
Die Modellreihe VL kann alles von fertigen Formteilen bis hin zu den Werkzeugen schnell, berührungslos und präzise messen und liefert einen vollständigen 360°-Scan. Das gleichzeitige Scannen mehrerer Messobjekte reduziert wiederholte manuelle Arbeitsschritte und verkürzt sowohl die Inspektionszeit als auch den erforderlichen Arbeitsaufwand erheblich. Die erfassten Scandaten werden automatisch mit dem CAD-Modell abgeglichen, wodurch Maßabweichungen und Veränderungen zuverlässig analysiert und Trends einfach nachvollzogen werden können. In Kombination mit der integrierten Toleranzanalysefunktion des Systems erhalten die Bediener die Daten, die sie benötigen, um fundierte Instandhaltungsentscheidungen zu treffen und Störungen zuvorzukommen, bevor sie zu kostspieligen ungeplanten Ausfallzeiten führen.
Diese Vielseitigkeit erstreckt sich über Standardformteile hinaus und schließt auch großformatige Werkzeuge und Formen ein. Durch die konsequente Überwachung und den Vergleich aller Komponenten im Zeitverlauf können Hersteller ihre Instandhaltungspläne optimieren, vermeidbare Servicekosten reduzieren und die Langlebigkeit ihrer Werkzeuge maximieren. Was einst ein komplexes Netzwerk aus Sensoren und eine Echtzeit-IoT-Überwachung erforderte, kann mit dem intuitiv bedienbaren 3D-Scanner von KEYENCE realisiert werden.
