Lernfeld 10 · Prüfung Teil 2

CAD-Modelle und Geometriedatenaufbereitung

CAD im Werkzeugbau: Volumen- und Flächenmodelle, Kundendaten aufbereiten, Schwindung, Entformungsschrägen, Stetigkeit und Flächenrückführung.

14 Aufgaben dazu übenKostenlos, ohne Anmeldung, mit Lösungsweg

Darum geht es

Im Werkzeugbau beginnt fast jeder Auftrag mit einem CAD-Modell des Kunden, meist im neutralen Format STEP. Volumenmodelle beschreiben einen geschlossenen Körper; Flächenmodelle aus dem Design sind oft offen und müssen erst repariert werden. Zur Geometriedatenaufbereitung gehören fehlende oder doppelte Flächen schließen, Entformungsschrägen und Hinterschnitte prüfen und das Formteil um die Schwindung skalieren. Weil die Schwindung auf das Werkzeugmaß bezogen ist, teilt man das Formteilmaß durch eins minus Schwindung.

Aus dem aufbereiteten Formteil entstehen Kavität und Kern. Die Trennfläche teilt die Form in Düsen- und Auswerferseite, Hinterschnitte brauchen Schieber. Normalien wie Führungssäulen und Auswerfer kommen aus Herstellerbibliotheken und bringen Bestellnummer und Einbaubohrungen mit. Parametrische Modelle passen abhängige Formelemente an, wenn ein Hauptmaß geändert wird. Für glänzende Sichtflächen müssen Übergänge krümmungsstetig (G2) sein, sonst zeigen Spiegelungen Knicke.

Ein Modell allein enthält nur die Nenngeometrie. Toleranzen, Oberflächen, Werkstoff und Wärmebehandlung stehen in der Zeichnung oder als PMI am Modell und müssen sonst beim Kunden erfragt werden. Fehlen Daten ganz, hilft die Flächenrückführung: scannen, Punktewolke zu Polygonnetz, daraus Flächen und Volumenmodell, zum Schluss Soll-Ist-Vergleich.

Das solltest du dir merken

Werkzeugmaß gleich Formteilmaß geteilt durch eins minus Schwindung.
Flächen parallel zur Öffnungsrichtung brauchen eine Entformungsschräge.
Sichtflächen ohne Lichtkante verlangen G2-Übergänge.
Ohne Toleranzen und Oberflächenangaben ist ein Modell nicht fertigungsreif.
STL ist ein Dreiecksnetz und für Konstruktion und CAM nur eingeschränkt brauchbar.

Formeln

Werkzeugmaß aus der Schwindung: $L_{W} = \frac{L _{F}}{1 - S}$; $L_{W}$ Werkzeugmaß, $L_{F}$ Formteilmaß, $S$ Verarbeitungsschwindung als Dezimalzahl
Rücksprung durch Entformungsschräge: $x = h \cdot tan α$; $x$ Rücksprung je Seite in mm, $h$ Höhe der Fläche in mm, $α$ Entformungsschräge

Typische Fehler in der Prüfung

Die Schwindung in Prozent statt als Dezimalzahl eingesetzt oder die Näherung $L_{F} \cdot (1 + S)$ für exakt gehalten.
Bei der Entformungsschräge nur eine Seite berücksichtigt, obwohl sich die Breite um beide ändert.
Beim Nullpunktwechsel halbe Breite und halbe Höhe der Platte vertauscht.
Ein Kundenmodell ohne Rückfrage zu Toleranzen in die Fertigung gegeben.

Tipps aus der Werkstatt

Schwindung bezieht sich aufs Werkzeugmaß: L_W = L_F : (1 − S), S als Dezimalzahl. Die Entformungsschräge wirkt an beiden Seiten, die Breite ändert sich also um 2 · h · tan α. Ein STEP-Modell ohne Zeichnung oder PMI hat keine Toleranzen: beim Kunden nachfragen.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

14 Aufgaben zu „CAD-Modelle und Geometriedatenaufbereitung“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Werkzeugmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 10 (Fertigen von Bauelementen in der rechnergestützten Fertigung). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.