Laserprojektionstechnologie: So reduziert man Abweichungen und optimiert den Fertigungsprozess – ohne Vorlagen und Werkzeuge
FARO®, der globale Branchenführer für 3D-Messungen, unterstützt seine Kunden mit dem FARO TracerM Laser Projector bei der erfolgreichen projektionsgestützten Montage. Berichte zu Verbundwerkstoffen in der Fertigung.
In Branchen wie dem Flugzeug-, Automobil- und Schwermaschinenbau gehen die akkurate Positionierung, Ausrichtung und Montage großer und unhandlicher Bauteile mit wiederkehrenden und oft problematischen Aufgabenstellungen einher.
Ein häufiges Missverständnis ist, dass mit zunehmender Größe der Bauteile die Präzisionsanforderungen proportional abnehmen. Das mag zwar gelegentlich stimmen, doch ist bei der Montage großer Bauteile eine hohe Genauigkeit häufig entscheidend. Zum Beispiel kann eine Ungenauigkeit von nur 1 mm bei der Montage von zwei vorgefertigten Elementen bei großen Objekten wie Schiffs- oder Flugzeugrümpfen zu massiven Abweichungen von den ursprünglichen Konstruktionsabsichten und zu Ungenauigkeiten führen, die sich im Extremfall auf Zentimeter belaufen.
Um die korrekte Montage großer und schwerer Bauteile zu gewährleisten, greifen Hersteller häufig auf physische Vorlagen oder Werkzeuge zurück. Diese Hilfsmittel mögen in der Serienproduktion nützlich sein, doch kann sich die Herstellung von Vorlagen oder Werkzeugen für die Produktion von Einzelanfertigungen oder für gemischte bzw. kurze Produktionsläufe als übermäßig zeit- und kostenaufwendig erweisen.
Die Sichtlinie
Um kostspielige Verzögerungen in Verbindung mit der Ausrichtung und Montage großer Bauteile zu reduzieren, die Präzision zu erhöhen und physische Vorlagen und Werkzeuge überflüssig zu machen, hat FARO jüngst den TracerM auf den Markt gebracht.
Der TracerM Laser Projector projiziert einen 0,5 mm breiten Laser akkurat auf eine 2D-/3D-Oberfläche oder ein Objekt und stellt so eine virtuelle Vorlage bereit, mit der Bediener und Monteure schnell und präzise Komponenten absolut zuverlässig positionieren können. Die klar definierte Laservorlage wird anhand eines 3D-CAD-Modells erstellt, sodass das System einen detaillierten Laserumriss von Bauteilen, Artefakten oder relevanten Bereichen sichtbar projizieren kann. Das Ergebnis ist eine virtuelle und kollaborative 3D-Vorlage, mit der sich ein großes Spektrum von Montage- und Produktionsanwendungen optimieren, die Produktivität erhöhen und die Präzisions- und Qualitätsfunktionen des Unternehmens verbessern lassen. Das System bietet eine präzise variable Projektion mit großer Reichweite und kann so eine Fläche von bis zu 15,2 x 15,2 Metern abdecken; sein 3D-Projektionsbereich liegt zwischen 1,8 und 15,2 Metern.
Zwei TracerM-Projektoren projizieren zum Laminieren in einem Verbundwerkstoff-Reinraum auf eine Triebwerksgondel
Der FARO TracerM arbeitet mit Advanced Trajectory Control (ATC), um eine schnelle Projektion zu ermöglichen. ATC bietet überragende Dynamikgenauigkeit und eine schnelle Wiederholungsrate, die Flimmern minimiert. Photogrammetrische Reflektoren dienen dazu, die bestmögliche Ausrichtung des projizierten Bildes auf die Oberfläche oder das Objekt zu ermöglichen, sodass das projizierte Bild dem CAD-Modell entspricht.
Für größere Baugruppen und für den Einsatz in räumlich beschränkten Bereichen können mehrere TracerM-Projektoren von einer Workstation aus gesteuert werden, um sehr große virtuelle Vorlagen in einem einzigen Koordinatensystem bereitzustellen. Die Gefahr menschlicher Fehler und teuren Ausschusses während der Montage wird so erheblich reduziert; darüber hinaus können Hersteller den Zeit- und Kostenaufwand vermeiden, der mit dem Einsatz großer, schwerer Vorlagen einhergeht.
Laserstrahlen nutzen
Der TracerM-Projektor wird über das FARO RayTracer-Softwarepaket mit den Programmen RayTracer Operator und RayTracer Administrator bedient. Kunden können auch zusätzliche Softwarepakete nutzen, die direkt Projektionsdateien für den TracerM erzeugen können.
RayTracer Administrator organisiert und optimiert Prozesse für Fabrikbetreiber. Das Programm ist für die Verwendung durch Fertigungsprozessingenieure konzipiert, die Laserprojektionsaufträge vorbereiten, indem sie die nötigen Daten auswählen, organisieren und in einer oder mehreren RayTracer-Datenbanken speichern. RayTracer Administrator dient zur Einrichtung einer RayTracer-Datenbank, zur Bearbeitung von deren Komponenten, zur Konfiguration von Aufträgen und Steuerparametern, zur Bearbeitung von Projektionsdaten und Referenz-Werkzeugdaten, zur Erstellung von Benutzernamen und Passwörtern und mehr. Seine benutzerfreundliche Oberfläche erlaubt die Bearbeitung mehrerer Dokumente, das Kopieren und Einfügen, eine mehrschichtige Baumansicht und andere Optionen.
RayTracer Operator ist ein intuitives und benutzerfreundliches Programm, das die Projektion von 3D-Vorlagen ermöglicht. Für den Einsatz in Produktionsumgebungen konzipiert helfen spezifizierte Benutzerzugriffsniveaus sowie vorgegebene Folgen von Prozessschritten, den Arbeitsprozess strengen Produktionsregeln zu unterwerfen. Projektionsdaten und Steuerparameter werden in einer RayTracer-Datenbank gespeichert. Mitarbeiter, die RayTracer Operator ausführen, können vorkonfigurierte Aufträge aus einer RayTracer-Datenbank abrufen und ausführen, deren Inhalt aber nicht ändern.
Dank des schnellen Verkaufserfolgs des FARO TracerM wird das System bereits bei einer Reihe von Kunden eingesetzt, die mit der genauen Montage großer Bauteile zu tun haben. In der Verbundwerkstoff-Industrie erweist sich der TracerM als ideal bei Aufgaben wie Handlaminieren, Mandrelführung und Gelege und für die Verwendung auf Advanced-Fiber Placement(AFP)-Maschinen.
Anwendungen in der Luftfahrt sind unter anderem die Platzierung von Systemhalterungen, Rippen und Stringern, die Verwendung bei Click-Bonds und Abstandhaltern sowie die Lokalisierung von Verbindungselementen oder Bohrstellen. Darüber hinaus kann der TracerM für Vorlage- und Abdeckungsaufgaben bei Lackierarbeiten eingesetzt werden.
Der TracerM wird in den Sektoren Automobil- und Schwermaschinenbau bei Anwendungen wie der Lokalisierung von Schweißbolzen/-blöcken, bei Präzisionstischanwendungen sowie bei der Anordnung von Produktionslinien, Absperrungen und Roboterstationen im Fertigungsbereich eingesetzt.
„Da es eine allgemeine Anforderung ist, die Sequenzen des Montageprozesses leiten und Bauteile akkurat platzieren und ausrichten zu können, werden FARO-Laserprojektoren weltweit und in zahlreichen Branchen in großem Umfang eingesetzt“, erklärt Roger Waldock, Vertriebsdirektor bei Laser Projection Solutions. „Nachdem sie den neuen TracerM in Aktion erlebt hatten, kalkulierten frühe Anwender des modernen FARO-Systems ihre Investitionsrendite, indem sie die Vorteile durch die Eliminierung kostspieliger Abweichungen und die Optimierung ihrer Produktionsabläufe sowie das Wegfallen bislang verwendeter teurer Vorlagen und Werkzeuge berücksichtigten.“