GOM 光学 3D 測定のケーススタディ: プラスチックの専門家 Oechsler はどのようにして少ない反復でより良い品質を実現したのでしょうか?

バイエルンのプラスチック技術会社 Oechsler AG による電子パーキングブレーキ (EPB) の発明以来、現代の自動車のドライバーは、困難な上り坂での発進を助けるためにパーキングブレーキを手動でかける必要がなくなりました。ブレーキの心臓部はプラスチック製のギアユニットです。この特許取得済みの設計では、設置重量を低く抑えながら、厳しい性能要件を満たすためにハイテク素材を使用しています。
Oechsler は、製品設計、仕様、シミュレーションから金型製作、部品生産までの全プロセスをサポートする、プラスチック技術の先進的なソリューションを提供しています。 GOM の光学式 3D 測定システムを使用することで、射出成形金型の生産が大幅に加速されました。

光学式 3D 測定システムがベンチマークテストで優れた成績を収める<br /> 毎年、アンスバッハにあるエクスラー社の本社では、さまざまな材料で作られた 400 種類以上のプラスチック製品を加工しており、そのうち約 80% が繊維強化プラスチックです。「この素材は、特に薄壁の外殻では自然に反りやすい傾向があります」と、エクスラー社の技術革新部門責任者兼経営委員会メンバーで工学博士のマルコ・ワッカー氏は言う。

創業以来、精度こそが当社の中核的な競争力となっています。かつて、エクスラーはハウジングを測定するために接触座標系を使用していましたが、多くの問題が発生しました。金型最適化の結果は測定データに完全に反映されません。「問題を詳しく調べてみると、接触測定には時間がかかりすぎて、検査のニーズの一部しか満たせていないことがわかりました。」さらに、接触測定システムでは、3次元測定の結果を抽象的な2Dまたは3D値として表に表示します。次に、設計者はその結果を 3 次元システムに変換する必要があります。「デジタル時代では、それはもはや意味をなさない」とワッカー氏は説明する。 ”

2012年、同社はより良い測定方法を模索し始めました。 Oechsler 社は、接触測定システム、CT スキャン装置、光学測定装置を比較した後、高速性、高精度、混合材料成分の検出能力を理由に GOM の青色光格子測定装置を選択しました。

全領域測定 – 時間の節約と反復回数の削減<br /> 光学式 3D スキャナーは、個々のポイントをキャプチャする代わりに、部品のジオメトリ全体のフルフィールドスキャンを実行し、高解像度のポイントクラウドを生成します。投影された格子縞パターンは、左右の 2 台のカメラによって記録されます。非接触測定システムは、わずか数秒で、何百万もの測定ポイントを含む高解像度の画像をキャプチャします。 GOM ソフトウェアは、各カメラピクセルの 3D オブジェクト座標を計算します。計算されたポリゴンメッシュは、テスト対象のオブジェクトの自由形状の表面と規則的な幾何学的形状を表します。図面やCADデータと比較することで、形状やサイズの解析を直接行うことができます。 GOM の光学測定装置は、接触測定技術と比較して、測定対象物の表面全体を素早くスキャンでき、死角がありません。

△3D デジタル化により、Oechsler の測定プロセスはよりシンプル、高速、かつ信頼性が高まります。（写真：エクスラー）
「光学測定の素晴らしい点は、一度に多くの情報が表示されることです」と、エクスラー社の研究開発プロジェクトマネージャーであるノルベルトクラウス氏は言います。「平面度について考える必要はありません。直径がどこにあるか、接触点のあるコネクタがどこにあるかがわかります。」ユーザーは、触覚測定システムのようにいくつかの抽象的な点を見るのではなく、部品全体の概要を一目で見ることができます。これにより、1 つのステップで複数の修正を行うことがはるかに簡単になり、反復回数が大幅に削減されます。

△GOM社の計測機器を使用することで、生産工程における修正サイクルが7回から3回に短縮されました。（写真：エクスラー）
シミュレーションと測定は相互に補完し合う<br /> 量産前には金型検証と工程シミュレーションが必要です。 Oechsler はこのプロセス用の内部制御ループを作成しました。まず、シミュレーションの専門家が長年の経験に基づいてプロセスパラメータをシミュレーションシステムに入力します。射出成形機のオペレーターはデータを受け取り、必要に応じてパラメータを変更したり、自分の経験に基づいて金型を製作したりします。どちらの場合でも、GOM のシステムを使用してプラスチック製品を測定し、その結果をシミュレーションシステムにフィードバックし、その結果に基づいてモデルを再度最適化し、次のシミュレーションに組み込むことができます。

△異なる材質のプラスチック部品のスキャン結果の比較（画像：Oechsler）

「私たちは図書館のように一歩一歩経験を積み重ねています。長い目で見れば、これは複数の測定タスクを簡素化するのに役立ちます。そして、GOM はこの内部制御ループの重要な要素です」と、開発部門のメンバーであり、GOM マシンの操作を担当する Birgit Hauf 氏は言います。測定値は金型を修正し、再形成するために使用されます。この制御サイクルは、必要な精度が達成されるまで繰り返されます。研究開発部門の責任者であるクラウス氏は、GOM が提供する最適化情報により、部品修正サイクルを 7 回から 3 回に短縮できると述べました。評価ソフトウェア GOM Inspect の無料版を使用すると、測定データが明確に表示され、さまざまなチーム間での評価に使用できます。

△GOM社の測定結果に基づく金型修正前後の比較（写真：エクスラー社）
とりわけ、Oechsler 社は ATOS システムを使用して材料特性を比較しています。サンプリング段階では、ATOS システムを使用して、材料の標準化が参照材料と類似しているかどうか、またどのような調整が必要かを迅速に判断できます。メーカー間でかなりのばらつきがあることを考慮すると、離型の初期段階でいくつかの代替材料をサンプリングすることが可能です。 GOM システムは入力が少なくて済み、測定結果をすぐに提供します。 Oechsler 社は、さらに操作が簡単な測定手順を開発しました。次のステップとして、マルコ・ワッカー氏は、GOM マシンを半自動測定に使用し、将来的には完全自動化することを計画しており、「これにより、さらに時間を節約でき、生産プロセスの最適化に非常に役立ちます」と述べています。

オエクスラーAGについて
Oechsler グループは、プラスチック技術における先進的なソリューションで知られています。製品範囲は、精密な個別部品から、自動車や医療技術産業などの用途向けの複雑なアセンブリやシステム、その他の特殊製品まで多岐にわたります。

GOMについて
GOM は、ツァイスグループに所属するドイツの光学測定会社であり、産業用 3D 座標測定技術、3D コンピューター断層撮影、3D テストを専門としています。 GOM は、製品開発から生産、世界規模の流通まで、手動および自動の 3D デジタイズマシンとシステム、評価ソフトウェア、トレーニング、専門的な技術サポートをワンストップで提供します。 17,000 台を超える GOM システムが、世界中で自動車、航空宇宙、エネルギー、消費財などのさまざまな業界で使用されています。 GOM は世界中に 60 以上の拠点と 1,200 人以上の計測専門家を擁し、オペレーターに現地の言語で専門的な技術アドバイスと一流のサービスを提供します。 GOM は 2019 年半ばより正式に Zeiss グループに加わり、光学計測の卓越センターを設立しました。ツァイスは、50 か国に 32,000 人を超える従業員を擁し、年間総収益が 63 億ユーロを超える、国際的にトップクラスの光学および光電子技術企業です。（2020年9月30日現在）

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