Die Anforderungen an die dimensionelle Genauigkeit von Gussteilen und an ihre Werkstoffkennwerte steigen seit Jahren kontinuierlich - in der Luft- und Raumfahrtindustrie ebenso wie in den Bereichen Automotive oder Anlagentechnik. Dennoch wird Mess- und Prüftechnik zum Teil noch immer als mögliche Bremse für die Fertigung oder als zusätzlicher Kosten­faktor betrachtet. Bei der ACTech GmbH, einem führenden Entwickler und Produzenten von Gussteilprototypen mit Sitz in Freiberg/Sachsen, gilt das Gegenteil: Messtechnik ist hier eine wichtige Ressource, um Zeit und Kosten zu sparen und gleichzeitig die Qualität der immer komplexeren Gussteile noch deutlich zu steigern.

Die Prüfung während des Prozesses ­ermöglicht es, rechtzeitig Anpassungen vorzunehmen und so die extrem kurzen Lieferzeiten einzuhalten, die typisch für die Prototypenfertigung sind. Gegenüber anderen Herstellern werden so neue und höhere Qualitätsstandards gesetzt.
Die Kernkompetenz der Freiberger liegt in der sehr schnellen Fertigung ­hochkomplexer und serienvergleichbarer Gussteilprototypen in geringer Stückzahl - von Industriepumpen, Turboladern und V-10-Rennmotoren bis hin zu ­Komponenten für Flugzeugturbinen oder Raketen. Jeden Monat werden in Freiberg durch die Kombination hochspezialisierter Rapid Prototyping-Technologien mehr als 1.000 neue Gussteilprototypen produziert, sei es als seriennah gefertigtes Einzelstück oder als Klein­serie. Die ACTech stellt sich dabei auch den hohen Anforderungen ihrer Kunden nach einer komplexen dimensionellen Prüfung der Gussteile und ist nach ISO/TS 16949 zertifiziert.

Um die Qualität der Gussteilprototypen zu gewährleisten, wurde bereits 2001 ein 3D-Messarm AMPG 3600 der Firma ZettMess als Koordinatenmess-System eingeführt. Um die Prozesse noch weiter zu verbessern, richtete die ACTech drei Jahre später eine eigene Abteilung für die 3D-Koordinatenmesstechnik ein. Das Unternehmen investierte u. a. in CNC-gesteuerte 3D-Koordinaten-Messmaschinen und in ein optisches Mess-System der Firma GOM. Damit wurden alle Voraussetzungen geschaffen, um Kerne, Formen, Vorrichtungen und die Gussteile selbst dimensionell zu messen - ob als Rohteil oder bereits fertig bearbeitet und einbaufähig. Inzwischen gehören der Abteilung 3D-Koordinatenmesstechnik 10 Mitarbeiter an - Tendenz steigend.

Hocheffiziente Verbindung zwischen 3D-Mess-System und Fertigung
Um Gussrohteile für die interne Kon-trolle oder für Kundenprüfberichte dimensionell zu vermessen, nutzt die ACTech das optische Mess-System der Firma GOM - ebenso wird es für die Kontrolle von ­Formelementen oder von Vorrichtungen zur Wärmebehandlung eingesetzt. Dabei werden täglich ca. 25 Prüflinge ge­messen. Das GOM-System basiert auf dem Triangulationsprinzip: zwei Kameras nehmen ein auf das Messobjekt projiziertes Streifenmuster auf. Über Bilderkennung und -auswertung berechnet das System für jedes Kamerapixel hochpräzise 3D-Koordinaten und erstellt ein Polygonnetz der Objektoberfläche. Das Polygonnetz wird in der ­zugehörigen Software direkt gegen die Nominal-CAD-Daten ausgewertet. Die eingesetzte Systemkonfiguration bietet eine Genauigkeit von bis zu 0,05 mm. Für besonders große Teile steht zusätzlich das Photogrammetrie-System Tritop zur Verfügung. Tritop, ebenfalls aus dem Hause GOM, ermöglicht eine sehr genaue Messung von allen gefertigten Teilen bis ca. 2.500 mm Größe.
Eine Besonderheit ist die hocheffiziente Verbindung zwischen Fertigungsprozess und Messtechnik, die in Freiberg gelungen ist: die interne CNC-Bearbeitung des Unternehmens nutzt die Messdatensätze und ermittelt so die optimale Aufspannsituation für das Teil auf der CNC-Maschine. Der Zeitvorteil und vor allem die Sicherheit bei der Festlegung der Bearbeitungsausrichtung sorgen für eine deutlich verbesserte Effizienz und Prozesssicherheit.

Wichtige Daten für das Reverse-Engineering
Auch als Datenlieferant für das Reverse-Engineering wird das optische 3D-Mess-System bei der ACTech erfolgreich eingesetzt. Alte und nicht mehr funktionsfähige Komponenten, beispielsweise von Old­timer-Motoren, werden gescannt und ­anschließend wird das Polygonnetz als Datensatz in beliebige CAD-Systeme exportiert. Dort bilden die Polygonnetze dann die Konstruktionsgrundlage für Repliken, die anschließend mit den ACTech-Technologien gegossen werden können. Die Eigenschaften der neuen Gussteile entsprechen dabei zu 100 % dem Original. Von dieser Methode profitieren nicht nur die Industrie oder Oldtimer-Freunde, sondern auch die Kultur: Im Jahr 2005 wurde der einmalige Nachguss der Schiller-Kolossalbüste von Johann Heinrich von Dannecker realisiert. Diese Gipsbüste aus dem Jahr 1805 war bis zu diesem Zeitpunkt noch nie in Bronze gegossen worden - sie konnte aufgrund ihrer Empfindlichkeit nicht direkt für die Abformung einer Gussform genutzt werden. So wurde das Original mit dem mobilen optischen Mess-System direkt im Museum in Weimar berührungsfrei gemessen. In nur vier Stunden entstand ein Datensatz, der später im CAD die Basis für die Form­­kon­struktion bildete - und den Abguss in ­hervorragender Qualität erlaubte. Im Schillerjahr 2005 spendete die ACTech die Büste der „Stiftung Weimarer Klassik und Kunstsammlungen" zum Wiederaufbau der Anna Amalia Bibliothek - und zwar nicht verkleinert, wie dies bei herkömmlichen Repliken durch den Schwundfaktor üblich ist, sondern in Originalgröße.

Weiterer Ausbau der Fertigungs­messtechnik
Das optische Mess-System liefert bei der ACTech einen wichtigen Beitrag dazu, die dimensionelle Qualität zu verbessern und kurze Liefertermine einzuhalten. Da die Prüfungen direkt im Prozess statt­finden, erkennen die verantwortlichen Mitarbeiter rechzeitig, wo Anpassungen oder Korrekturen notwendig sind. So können wichtige Kapazitäten und Fertigungszeit eingespart werden. Die Abrundung der Prozesskette bis zur maßlichen Endprüfung und deren Dokumentation in Form von Erstmusterprüfberichten bzw. Prüfberichten nach Kundenforderungen ist selbstverständlich.
Auch durch die Nutzung modernster Mess- und Auswertesoftware auf der ­Basis von CAD-Daten und durch den pa-rallelen Einsatz von Online- und Offline-Stationen wurden die Effektivität, die ­Reaktionsfähigkeit und die zeitnahe Bearbeitung in der Fertigung verbessert. Angesichts ihrer Bedeutung für den gesamten Fertigungsprozess und der hohen Akzeptanz im Unternehmen ist es für die ACTech nur konsequent, die Abteilung 3D-Koordinatenmesstechnik weiter auszubauen. So wurde die vorhandene Messtechnik bereits durch ein Kontur- und Rauheitsmessgerät von Taylor Hobson und um ein Höhenmessgerät der Firma Mahr mit entsprechender Hartgesteinmessplatte erweitert. Die Anschaffung weiterer hochmoderner Koordinatenmesstechnik ist schon geplant. In diesem Zuge soll auch das Team der Abteilung 3D-Koordinatenmesstechnik weiter vergrößert werden, die neuen Mitarbeiter erwarten internationale Herausforderungen, attraktive Arbeitsbedingungen und ein familienfreundliches Umfeld.
Neben einem umfangreichen Bildungsangebot ermöglicht die ACTech ­ihren Spezialisten die Mitwirkung in ­verschiedenen Fachgremien und in Forschungsvorhaben u. a. zur Nutzung der Computertomographie für die dimensionelle Prüfung. Dies soll dazu beitragen, die messtechnischen Möglichkeiten weiter zu vervollkommnen - innovationsmüde ist man in Freiberg noch lange nicht.