Forschungsprojekt ToolRep gestartet

Kunststoffspritzgießen ist eines der wichtigsten Verfahren zur Serienherstellung von Kunststoffprodukten. Durch abrasiven Verschleiß während des Spritzgießprozesses sowie durch Bedienungsfehler treten mit der Zeit lokale Defekte und Beschädigungen an der Spritzgießform auf sodass diese repariert oder im Extremfall sogar ersetzt werden muss. Bestehende Reparaturlösungen von defekten oder abgenutzten Spritzgießformen, die überwiegend auf manuellen Arbeitsschritten beruhen, können die geforderten Qualitäten und Zeiten nur teilweise erfüllen. Es existiert bislang kein Maschinensystem, welches eine vollständige Prozesskette zur automatisierten Reparatur solcher Spritzgießformen realisiert -und auf dieser Basis die geforderten Bearbeitungszeiten und hohe, versatzfreie Strukturqualitäten ermöglicht. Daher wird im Projekt erstmalig eine ganzheitliche, laserbasierte Systemlösung verfolgt, mit der vollautomatisierte Reparaturen von Kunststoffspritzgießformen durchgeführt werden können. Hierfür soll – unterstützt durch neuartige Messtechnologien, Methoden der Texturerkennung und -synthese sowie intelligente, CAD-CAM-basierte Steuerungsalgorithmen – die Prozessabfolge aus Lasertiefgravur, Laserauftrags-schweißen und Laserstrukturierung optimal abgestimmt und erstmals hardwaretechnisch in einer hochpräzisen Hybridmaschine abgebildet werden.

Das Institut für Optische Systeme ist im Projekt mit der „digitalen“ Reparatur der Spritzgießformen betraut. Nach dem Erfassen (3D-Scan) der Oberfläche sind folgende Teilprobleme zu lösen:

  • Automatische Detektion des Defektes bzw. Fehlers auf der Oberfläche anhand der Scandaten.
  • Trennung von Oberflächengeometrie und Oberflächenstruktur (Relief).
  • Synthese der Defektstelle durch Inpainting Algorithmen.

Die so gewonnen 3D-Daten können direkt für die Reparatur der Spritzgießform eingesetzt werden.

Gemeinsam mit den Projektpartnern ACSYS Lasertechnik GmbH, Eutect GmbH, Precitec Optronik GmbH, Werkzeugbau Siegfried Hofmann GmbH und Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT wird im Projekt ein Maschinenprototyp entwickelt. Gesamtziel des Projektes ist ein ganzheitliches Maschinensystem, welches die gesamte Prozesskette der Reparatur abbilden kann und welches die Durchlaufzeit der Reparatur auf weniger als 5 Tage reduziert.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Projektbetreuung erfolgt durch den Projektträger Karlsruhe (PTKA).