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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Vielzahl vom Bauteilen.
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Es sind viele unterschiedliche Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen von Bauteilen bekannt. Das Bauteil kann beispielsweise an einem Messtisch einer Koordinatenmessvorrichtung angeordnet und über einen Messfühler abgetastet sowie vermessen werden. Hierbei sind kleinste Abweichungen einer IST-Geometrie des Bauteils von einer vorgegebenen SOLL-Geometrie ermittelbar. Nachteilig hierbei sind der hohe Messaufwand sowie die hohen Kosten für die Messmittel. Ein solches Verfahren ist daher lediglich für Stichprobenprüfungen, Vermessungen bei Inbetriebnahmen sowie zur Ermittlung des Verschleißes von Werkzeugen in der Massenfertigung wirtschaftlich einsetzbar.
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Gemäß einem alternativen Verfahren wird das zu untersuchende Bauteil an einer 3D-Scanvorrichtung angeordnet und digitalisiert. Auf diese Weise wird eine virtuelle IST-Geometrie des Bauteils erzeugt. Die virtuelle IST-Geometrie wird anschließend nach einem sogenannten „Best Fit“-Verfahren an eine virtuellen SOLL-Geometrie angeordnet. Wie der Name „Best Fit“ bereits andeutet, erfolgt das Anordnen derart, dass Zwischenräume zwischen der IST-Geometrie und der SOLL-Geometrie möglichst klein gehalten werden. Anschließend werden die Abstände zwischen der IST-Geometrie und der SOLL-Geometrie für bestimmte Messpunkte ermittelt. Derartige Verfahren haben den Nachteil, dass durch die möglichst nahe Anordnung der IST-Geometrie an der SOLL-Geometrie mitunter zu geringe Abweichungen ermittelbar sind. Mit anderen Worten wird durch die Best-Fit Ausrichtung nicht zwangsläufig dieselbe Ausrichtung der virtuellen IST-Geometrie und der virtuellen SOLL-Geometrie erreicht. Ferner können spezifische geometrische Toleranzen nicht zuverlässig berücksichtigt werden. Schließlich sind besondere geometrische Beschränkungen häufig nicht ausreichend berücksichtigbar.
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Das Dokument
US 11,226,195 B1 offenbart ein Verfahren und ein System zum Messen von Spannungen in einem additiv gefertigten Bauteil. Beim Erzeugen des Bauteils wird ein Referenzmuster in das lichtdurchlässige Bauteil integriert, welches in einem nachfolgenden Messverfahren in einem entlasteten Zustand und einem belasteten Zustand des Bauteils kontaktlos über Kameras erfasst wird. Durch Vergleichen der erfassten Referenzmuster ist eine Auswirkung der Belastung auf das Bauteil ermittelbar.
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Aus dem Dokument
US 2018 / 0304540 A1 ist ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung eines Bauteils bekannt, bei welchem eine Referenzmarkierung in das Bauteil integriert, erfasst und mit einer Vorgabe verglichen wird. Treten Abweichungen auf, wird das Fertigungssystem für die Herstellung eines nachfolgenden Bauteils in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung neu kalibriert.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ein zuverlässiges Ermitteln von Fertigungsungenauigkeiten gewährleisten.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bauteil sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Verfahren weist auf:
- - Bereitstellen des zu beurteilenden Bauteils, wobei das Bauteil eine IST-Geometrie aufweist,
- - Ermitteln einer virtuellen IST-Geometrie des Bauteils durch Erstellen eines 3D-Scans des Bauteils,
- - Anordnen der virtuellen IST-Geometrie des Bauteils auf einer virtuellen SOLL-Geometrie des Bauteils, und
- - Ermitteln von Abweichungen der virtuellen IST-Geometrie von der virtuellen SOLL-Geometrie.
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Erfindungsgemäß wird an der bereitgestellten IST-Geometrie ein IST-Referenzpunkt und an der virtuellen SOLL-Geometrie ein entsprechender SOLL-Referenzpunkt definiert, wobei das Anordnen derart erfolgt, dass der IST-Referenzpunkt der virtuellen IST-Geometrie mit dem SOLL-Referenzpunkt der virtuellen SOLL-Geometrie zusammengeführt wird.
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Zunächst wird das zu beurteilende Bauteil, beispielsweise ein Karosseriebauteil, wie beispielsweise eine Säule, ein Querträger oder dergleichen, ein Interieurbauteil, wie beispielsweise eine Instrumententafel, eine Türverkleidung oder dergleichen, bereitgestellt. Unter einem Bereitstellen wird im Rahmen der Erfindung beispielsweise ein Herstellen in einer Fertigung, ein Beschaffen, beispielsweise aus einem Lager oder einem Wareneingang, verstanden. Das Bereitstellen kann auch mehrstufig erfolgen, wie beispielsweise durch Herstellen des Bauteils und Abstellen des Bauteils an einer Bereitstellungsstelle. Vorzugsweise wird das Bauteil an einer 3D-Scanvorrichtung, beispielsweise auf einem Messtisch der 3D-Scanvorrichtung, bereitgestellt. Das Bereitstellen des Bauteils an der Bereitstellungsstelle erfolgt vorzugsweise unter Verwendung einer Greifvorrichtung, wie beispielsweise einer Greifvorrichtung eines Roboters, ein fahrerloses Transportsystem (FTS), eine Bandfördervorrichtung oder dergleichen.
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Das bereitgestellte Bauteil weist die IST-Geometrie auf. Unter einer IST-Geometrie des Bauteils wird eine geometrische Ausbildung des hergestellten Bauteils verstanden. Die IST-Geometrie kann aufgrund naturgemäßer Fertigungstoleranzen des Herstellungsverfahrens zum Herstellen des Bauteils sowie etwaiger Herstellungsprobleme, wie beispielsweise Temperaturveränderungen, Materialveränderungen, Luftfeuchteveränderungen, Werkzeugverschleiß oder dergleichen, von einer SOLL-Geometrie abweichen. Unter einer SOLL-Geometrie wird im Rahmen der Erfindung eine Geometrie verstanden, welche das Bauteil im idealen Fall aufweisen sollte. Demnach kann die SOLL-Geometrie auch als „Zielgeometrie“ bezeichnet werden. Die SOLL-Geometrie ist in digitaler Form gespeichert und wird daher im Rahmen der Erfindung auch als „virtuelle SOLL-Geometrie“ bezeichnet.
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Durch Durchführen des 3D-Scans des Bauteils wird die virtuelle IST-Geometrie ermittelt. Die virtuelle IST-Geometrie wird vorzugsweise ebenfalls in digitaler Form gespeichert. Für das Erstellen des 3D-Scans kann eine herkömmliche 3D-Scanvorrichtung verwendet werden.
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Die virtuelle IST-Geometrie wird anschließend auf der virtuellen SOLL-Geometrie angeordnet. Hierfür ist an der IST-Geometrie erfindungsgemäß der IST-Referenzpunkt und an der SOLL-Geometrie der entsprechenden SOLL-Referenzpunkt angeordnet. Somit sind der IST-Referenzpunkt auch an der virtuellen IST-Geometrie und der SOLL-Referenzpunkt an der virtuellen SOLL-Geometrie angeordnet. Vorzugsweise werden an der IST-Geometrie mehrere IST-Referenzpunkte und an der virtuellen SOLL-Geometrie entsprechende mehrere SOLL-Referenzpunkte definiert. Bei einer perfekten IST-Geometrie, welche also der SOLL-Geometrie vollständig entspricht, weisen die IST-Referenzpunkte und die entsprechenden SOLL-Referenzpunkten jeweils paarweise identische Lagen auf.
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Die IST-Referenzpunkte werden vorzugsweise an Stellen der IST-Geometrie angeordnet, welche erfahrungsgemäß eine besonders hohe Fertigungsgenauigkeit bzw. verhältnismäßig geringe Maßabweichungen aufweisen, um unnötige Fehler beim Anordnen der virtuellen IST-Geometrie an der virtuellen SOLL-Geometrie zu vermeiden. Jedem IST-Referenzpunkt ist vorzugsweise ein SOLL-Referenzpunkt zugeordnet. Das Ausrichten der IST-Referenzpunkte zu den SOLL-Referenzpunkten erfolgt vorzugsweise nach dem Best-Fit Prinzip. Es ist bevorzugt, dass an der IST-Geometrie mindestens drei IST-Referenzpunkte und an der virtuellen SOLL-Geometrie dementsprechend mindestens drei SOLL-Referenzpunkte angeordnet sind. Wenn nur ein IST-Referenzpunkt definiert wird, weisen dieser und der zugehörige SOLL-Referenzpunkt vorzugsweise eine Form, insbesondere eine nicht rotationssymmetrische Form, auf, durch welche eine Ausrichtung des jeweiligen Referenzpunkts an der jeweiligen Geometrie bestimmbar ist.
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Schließlich werden die Abweichungen der virtuellen IST-Geometrie von der virtuellen SOLL-Geometrie ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise durch Ermitteln von Abständen, vorzugsweise durch unter Verwendung von Orthogonalen, von Messpunkten der IST-Geometrie von entsprechenden Messpunkten der SOLL-Geometrie. Als Messpunkte werden vorzugsweise charakteristische Formelemente, wie beispielsweise Ecken, Flächenmittelpunkte oder dergleichen, herangezogen. Alternativ oder zusätzlich sind als Messpunkte Stellen des Bauteils bevorzugt, welche erfahrungsgemäß verhältnismäßig hohen Fertigungsschwankungen unterliegen.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise Maßabweichungen der IST-Geometrie des Bauteils von der SOLL-Geometrie besonders zuverlässig erfasst werden. Durch das Ausrichten der Geometrien über die vordefinierten Referenzpunkte können Ausrichtungsfehler, welche bei herkömmlichen Best Fit Ausrichtungsmethoden auftreten, zuverlässig verhindert werden. Somit ist das Ermitteln zu geringer Maßabweichungen zuverlässig vermieden. Überdies sind mit einem erfindungsgemäßen Verfahren auch spezifische geometrische Toleranzen zuverlässig ermittelbar und eine Berücksichtigung besonderer geometrischer Beschränkungen verbessert. Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Überwachung von Bauteilen einer Serienfertigung besonders geeignet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass der IST-Referenzpunkt als mehrdimensionale Form an der IST-Geometrie angeordnet wird. Vorzugsweise werden mehrere IST-Referenzpunkte als mehrdimensionale Formen an der IST-Geometrie angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die IST-Referenzpunkte stoffschlüssig an der IST-Geometrie angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die IST-Referenzpunkte monolithisch mit der IST-Geometrie ausgebildet. Unter einer mehrdimensionalen Form werden beispielsweise Erhebungen und/oder Vertiefungen an der IST-Geometrie verstanden. Die IST-Referenzpunkte können beispielsweise als Quader, Würfel, Tetraeder, Pyramide, Kegel, Kegelstumpf, Kugel, Teilkugel oder dergleichen ausgebildet sein oder auch eine nahezu beliebige Form aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die IST-Referenzpunkte als Zeichen, vorzugsweise jeweils als individuelles Zeichen, ausgebildet sind, um eine Identifizierung der IST-Referenzpunkte zu erleichtern. Besonders bevorzugt sind die IST-Referenzpunkte derart ausgebildet, dass durch Detektieren eines IST-Referenzpunkts eine Lage des IST-Referenzpunkts an der IST-Geometrie genau bestimmbar ist. Hierbei weist der IST-Referenzpunkt vorzugsweise eine Form auf, welche keine Rotationssymmetrie sowie höchstens eine Spiegelsymmetrieachse aufweist. Bei einer solchen Form ist bei einer Rotation um eine senkrecht zur IST-Geometrie angeordnete, durch den IST-Referenzpunkt verlaufende Rotationsachse eine Lage der IST-Geometrie innerhalb eines kartesischen Koordinatensystems mit der Rotationsachse als z-Achse genau sowie eindeutig über den IST-Referenzpunkt bestimmbar. Somit ist eine Genauigkeit beim Ausrichten der IST-Geometrie an der SOLL-Geometrie verbessert. Vorzugsweise sind die SOLL-Referenzpunkte identisch zu dem jeweils zugeordneten IST-Referenzpunkt ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige Bereitstellung der IST-Referenzpunkte gewährleistet ist. Somit können beim Anordnen der IST-Geometrie an der SOLL-Geometrie nicht versehentlich falsche Referenzpunkte ermittelt werden, welche von den tatsächlichen Referenzpunkten abweichen.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der IST-Referenzpunkt über eine Sollbruchstelle an der IST-Geometrie angeordnet wird. Vorzugsweise werden mehrere IST-Referenzpunkte über jeweils eine Sollbruchstelle an der IST-Geometrie angeordnet. Unter einer Sollbruchstelle wird im Rahmen der Erfindung eine derartige Ausbildung verstanden, welche ein gezieltes Ablösen des IST-Referenzpunkts von der IST-Geometrie an der Sollbruchstelle erleichtert. Eine Sollbruchstelle kann beispielsweise eine Materialverjüngung, Ausnehmung, Durchführung, Hinterschneidung oder dergleichen aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Erfassen einer Lage der IST-Referenzpunkte im Raum verbessert ist. Ferner ist durch Sollbruchstellen eine Beeinträchtigung der IST-Geometrie durch gezieltes Abtrennen der IST-Referenzpunkte reduzierbar.
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Weiter bevorzugt wird der IST-Referenzpunkt mit einem Referenzpunktmaterial erzeugt, wobei das Referenzpunktmaterial von einem Bauteilmaterial der IST-Geometrie des Bauteils verschieden ist. Vorzugsweise werden mehrere IST-Referenzpunkte mit dem Referenzpunktmaterial erzeugt. Das Bauteilmaterial ist vorzugsweise ein Kunststoff. Das Referenzpunktmaterial ist vorzugsweise ein Metall. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Referenzpunktmaterial und das Bauteilmaterial unterschiedliche Farben aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise besonders leicht identifizierbare IST-Referenzpunkte bereitgestellt sind, sodass ein Ausrichten der virtuellen IST-Geometrie an der virtuellen SOLL-Geometrie erleichtert ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die IST-Geometrie des Bauteils durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt. Hierbei ist es bevorzugt, dass die IST-Referenzpunkte in demselben Verfahren mit der IST-Geometrie erzeugt werden, beispielsweise mit demselben Material oder einem anderen Material. Demnach ist es bevorzugt, dass die IST-Referenzpunkte auf die IST-Geometrie aufgedruckt werden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Durchführung des Verfahrens verbessert ist. Ferner sind durch 3D-Druckverfahren auch komplexe IST-Geometrien erzeugbar. Zudem haben bei der Erzeugung der IST-Geometrie aufgedruckte IST-Referenzpunkte den Vorteil, dass diese eine besonders gute Lagegenauigkeit an der IST-Geometrie aufweisen.
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Vorzugsweise werden beim Ermitteln von Abweichungen der virtuellen IST-Geometrie von der virtuellen SOLL-Geometrie vordefinierte IST-Inspektionspunkte der virtuellen IST-Geometrie mit entsprechenden SOLL-Inspektionspunkten der virtuellen SOLL-Geometrie verglichen. Die IST-Inspektionspunkte werden vorzugsweise an Stellen der IST-Geometrie angeordnet, welche eine besonders geringe Fertigungstoleranz erfordern, wie beispielsweise im Bereich von Fügestellen zum Fügen des Bauteils an einer Einbaustelle oder zum Fügen eines Objekts an dem Bauteil. Zusätzlich oder alternativ werden die IST-Inspektionspunkte vorzugsweise an Stellen der IST-Geometrie angeordnet, welche erfahrungsgemäß hohe Fertigungsschwankungen aufweisen. Beim Ermitteln der Abweichungen werden dann vorzugsweise die Abstände der IST-Inspektionspunkte zu dem jeweils zugehörigen SOLL-Inspektionspunkt ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Fehlerhaftigkeit des untersuchten Bauteils besonders zuverlässig und effizient ermittelbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die IST-Inspektionspunkte als mehrdimensionale Formen an der IST-Geometrie des Bauteils angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die IST-Inspektionspunkte stoffschlüssig an der IST-Geometrie angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die IST-Inspektionspunkte monolithisch mit der IST-Geometrie ausgebildet. Unter einer mehrdimensionalen Form werden beispielsweise Erhebungen und/oder Vertiefungen an der IST-Geometrie verstanden. Die IST-Inspektionspunkte können beispielsweise als Quader, Würfel, Tetraeder, Pyramide, Kegel, Kegelstumpf, Kugel, Teilkugel oder dergleichen ausgebildet sein oder auch eine nahezu beliebige Form aufweisen. Es ist bevorzugt, dass die IST-Inspektionspunkte als Zeichen, vorzugsweise als individuelles Zeichen, ausgebildet sind, um eine Identifizierung der IST-Inspektionspunkte zu erleichtern. Vorzugsweise sind die SOLL-Inspektionspunkte identisch zu dem jeweils zugeordneten IST-Inspektionspunkt ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine zuverlässige Bereitstellung der IST-Inspektionspunkte gewährleistet ist. Somit können beim Ermitteln der Abweichungen der IST-Geometrie von der SOLL-Geometrie nicht versehentlich falsche Inspektionspunkte ermittelt werden, welche von den tatsächlichen Inspektionspunkten abweichen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Bauteil weist eine durch ein 3D-Druckverfahren hergestellte IST-Geometrie auf. Erfindungsgemäß ist an der IST-Geometrie ein durch das 3D-Druckverfahren hergestellter IST-Referenzpunkt zum Ausrichten eines virtuellen Abbilds der IST-Geometrie mit einem SOLL-Referenzpunkt einer vordefinierten virtuellen SOLL-Geometrie des Bauteils ausgebildet. Vorzugsweise sind an der IST-Geometrie mehrere durch das 3D-Druckverfahren hergestellte IST-Referenzpunkte angeordnet.
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Die IST-Referenzpunkte sind vorzugsweise stoffschlüssig oder monolithisch mit der IST-Geometrie ausgebildet. Die IST-Referenzpunkte sind vorzugsweise an Stellen der IST-Geometrie angeordnet, welche erfahrungsgemäß eine besonders hohe Fertigungsgenauigkeit bzw. verhältnismäßig geringe Maßabweichungen aufweisen, um unnötige Fehler beim Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ermitteln von Maßabweichungen des Bauteils im Rahmen einer Qualitätskontrolle zu vermeiden. Es ist bevorzugt, dass das Bauteil mindestens drei IST-Referenzpunkte aufweist. Weiter bevorzugt sind die IST-Referenzpunkte als mehrdimensionale Formen an der IST-Geometrie angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die IST-Referenzpunkte stoffschlüssig an der IST-Geometrie angeordnet sind.
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Besonders bevorzugt sind die IST-Referenzpunkte monolithisch mit der IST-Geometrie ausgebildet. Unter einer mehrdimensionalen Form werden beispielsweise Erhebungen und/oder Vertiefungen an der IST-Geometrie verstanden. Die IST-Referenzpunkte können beispielsweise als Quader, Würfel, Tetraeder, Pyramide, Kegel, Kegelstumpf, Kugel, Teilkugel oder dergleichen ausgebildet sein oder auch eine nahezu beliebige Form aufweisen.
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Es ist bevorzugt, dass die IST-Referenzpunkte als Zeichen, vorzugsweise jeweils als individuelles Zeichen, ausgebildet sind, um eine Identifizierung der IST-Referenzpunkte zu erleichtern. Besonders bevorzugt sind die IST-Referenzpunkte derart ausgebildet, dass durch Detektieren eines IST-Referenzpunkts eine Lage des IST-Referenzpunkts an der IST-Geometrie genau bestimmbar ist.
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Vorzugsweise weisen die IST-Referenzpunkte ein Referenzpunktmaterial auf, wobei das Referenzpunktmaterial von einem Bauteilmaterial der IST-Geometrie des Bauteils verschieden ist. Das Bauteilmaterial ist vorzugsweise ein Kunststoff. Das Referenzpunktmaterial ist vorzugsweise ein Metall. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Referenzpunktmaterial und das Bauteilmaterial unterschiedliche Farben aufweisen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil für ein Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Bauteil gegenüber herkömmlichen Bauteilen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise Maßabweichungen der IST-Geometrie des Bauteils von der SOLL-Geometrie besonders zuverlässig erfassbar sind. Über die vordefinierten Referenzpunkte ist ein Ausrichten einer virtuellen IST-Geometrie des Bauteils mit einer virtuellen SOLL-Geometrie derart verbesserbar, dass Ausrichtungsfehler, welche bei herkömmlichen Best Fit Ausrichtungsmethoden auftreten, zuverlässig verhinderbar sind. Somit ist das Ermitteln zu geringer Maßabweichungen zuverlässig vermeidbar. Überdies sind bei dem erfindungsgemäßen Bauteil auch spezifische geometrische Toleranzen zuverlässig ermittelbar und eine Berücksichtigung besonderer geometrischer Beschränkungen verbesserbar. Schließlich ist das erfindungsgemäße Bauteil für die Qualitätskontrolle einer Serienfertigung besonders geeignet.
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Weiter bevorzugt ist der IST-Referenzpunkt über eine Sollbruchstelle an der IST-Geometrie angeordnet. Vorzugsweise sind mehrere IST-Referenzpunkte über jeweils eine Sollbruchstelle an der IST-Geometrie angeordnet. Unter einer Sollbruchstelle wird im Rahmen der Erfindung eine derartige Ausbildung verstanden, welche ein gezieltes Ablösen des IST-Referenzpunkts von der IST-Geometrie an der Sollbruchstelle erleichtert. Eine Sollbruchstelle kann beispielsweise eine Materialverjüngung, Ausnehmung, Durchführung, Hinterschneidung oder dergleichen aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Erfassen einer Lage der IST-Referenzpunkte im Raum verbessert ist. Ferner ist durch Sollbruchstellen eine Beeinträchtigung der IST-Geometrie durch gezieltes Abtrennen der IST-Referenzpunkte reduzierbar.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist eine Vielzahl von Bauteilen auf. Erfindungsgemäß ist mindestens ein Bauteil als erfindungsgemäßes Bauteil ausgebildet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zum Ermitteln von Maßabweichungen eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Bauteil für ein Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise Maßabweichungen der IST-Geometrie des Bauteils des Kraftfahrzeugs von der SOLL-Geometrie besonders zuverlässig erfassbar sind. Über die vordefinierten Referenzpunkte ist ein Ausrichten einer virtuellen IST-Geometrie des Bauteils mit einer virtuellen SOLL-Geometrie derart verbesserbar, dass Ausrichtungsfehler, welche bei herkömmlichen Best Fit Ausrichtungsmethoden auftreten, zuverlässig verhinderbar sind. Somit ist das Ermitteln zu geringer Maßabweichungen zuverlässig vermeidbar. Überdies sind bei dem Bauteil des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs auch spezifische geometrische Toleranzen zuverlässig ermittelbar und eine Berücksichtigung besonderer geometrischer Beschränkungen verbesserbar. Schließlich ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug für die Qualitätskontrolle einer Serienfertigung besonders geeignet.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren, ein erfindungsgemäßes Bauteil sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausschnitt eines Bauteils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 in einer Seitenansicht ein erster Zustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 3 in einer Draufsicht ein zweiter Zustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 in einer Seitenansicht ein dritter Zustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 5 in perspektivischen Ansicht ein Bauteil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
- 6 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
- 7 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 7 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Bauteils 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Das Bauteil 1 weist eine IST-Geometrie 3 auf, von welcher in dieser Ansicht lediglich ein kleiner Ausschnitt abgebildet ist. An der IST-Geometrie 3 ist ein erhabener sowie als Zeichen ausgebildeter IST-Referenzpunkt 5 angeordnet. Die IST-Geometrie 3 und der IST-Referenzpunkt 5 sind vorzugsweise in einem gemeinsamen 3D-Druckverfahren hergestellt.
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2 zeigt den ersten Zustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einer Seitenansicht. Abgebildet sind eine virtuelle IST-Geometrie 3 des Bauteils 1 mit dem daran angeordneten IST-Referenzpunkt 5 neben einer SOLL-Geometrie 4 des Bauteils 1 mit einem daran angeordneten SOLL-Referenzpunkt 6. In dem dargestellten ersten Zustand sind die virtuelle IST-Geometrie 3 und die SOLL-Geometrie 4 noch nicht zueinander ausgerichtet.
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In 3 ist der zweite Zustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einer Draufsicht abgebildet. In dem zweiten Zustand ist die IST-Geometrie 3 derart zur SOLL-Geometrie 4 ausgerichtet, dass der SOLL-Referenzpunkt 6 zum IST-Referenzpunkt 5 weist und von diesem beabstandet ist.
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4 zeigt den dritten Zustand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einer Seitenansicht. In dem dritten Zustand sind der IST-Referenzpunkt 5 und der SOLL-Referenzpunkt 6 zusammengeführt und die IST-Geometrie 3 derart zur SOLL-Geometrie 4 ausgerichtet, dass Maßabweichungen der IST-Geometrie 3 von der SOLL-Geometrie 4 erkennbar sind.
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In 5 ist ein Bauteil 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in perspektivischen Ansicht abgebildet. Das Bauteil 1 ist in virtueller Form mit virtueller IST-Geometrie 3 und SOLL-Geometrie 4 abgebildet, wobei die virtuelle IST-Geometrie 3 über den IST-Referenzpunkt 5 und den SOLL-Referenzpunkt 6 zur SOLL-Geometrie 4 ausgerichtet ist. Somit sind Maßabweichungen der IST-Geometrie 3 von der SOLL-Geometrie 4 erkennbar. Ferner sind beispielhaft einige IST-Inspektionspunkte 7 mit den jeweils zugehörigen SOLL-Inspektionspunkten 8 dargestellt, an welchen die Maßabweichungen der IST-Geometrie 3 von der SOLL-Geometrie 4 bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt werden.
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6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 2 weist mehrere erfindungsgemäße Bauteile 1 auf, welche beispielsweise als Motorträger, Instrumententafel oder B-Säulenverkleidung ausgebildet sind.
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In 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm dargestellt. Gemäß einer ersten Verfahrensaktion 100 wird ein zu beurteilendes Bauteil 1 bereitgestellt. Dies erfolgt beispielsweise durch Anordnen des Bauteils 1 auf einem Messtisch einer 3D-Scanvorrichtung. An dem bereitgestellten Bauteil 1 ist mindestens ein IST-Referenzpunkt 5 und vorzugsweise geometrisch ausgebildet, beispielsweise als Erhebung und/oder Vertiefung. In einer zweiten Verfahrensaktion 200 wird durch die 3D-Scanvorrichtung ein 3D-Scan des Bauteils 1 durchgeführt und somit eine virtuelle IST-Geometrie 3 des Bauteils 1 ermittelt. Der IST-Referenzpunkt 5 ist ebenfalls an der virtuellen IST-Geometrie 3 angeordnet.
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In einer dritten Verfahrensaktion 300 wird die virtuelle IST-Geometrie 3 des Bauteils 1 auf einer virtuellen SOLL-Geometrie 4 des Bauteils 1 angeordnet. Hierbei wird der IST-Referenzpunkt 5 der virtuellen IST-Geometrie 3 mit einem SOLL-Referenzpunkt 6 der SOLL-Geometrie 4 zusammengeführt. Gemäß einer vierten Verfahrensaktion 400 werden Abweichungen der virtuellen IST-Geometrie 3 von der virtuellen SOLL-Geometrie 4 ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise durch Bestimmen von Abständen vordefinierter IST-Inspektionspunkte 7 der virtuellen IST-Geometrie 3 zu jeweils einem zugeordneten SOLL-Inspektionspunkt 8 der SOLL-Geometrie 4.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- IST-Geometrie
- 4
- SOLL-Geometrie
- 5
- IST-Referenzpunkt
- 6
- SOLL-Referenzpunkt
- 7
- IST-Inspektionspunkt
- 8
- SOLL-Inspektionspunkt
- 100
- erste Verfahrensaktion
- 200
- zweite Verfahrensaktion
- 300
- dritte Verfahrensaktion
- 400
- vierte Verfahrensaktion
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 11226195 B1 [0004]
- US 2018/0304540 A1 [0005]
