„GapCalc“ ist die Lösung
Philipp Lambertz von der FH Münster erhält den VDI-Förderpreis für seine Arbeit mit dem Laserscanner
Dank des Laserscanner-Aufsatzes kann Philipp Lambertz das Unterteil des Flansches mit dem Tablet vermessen. (Foto: FH Münster/Pressestelle)
Damit der Laserscanner leichter messen kann, muss Philipp Lambertz den Flansch vorher mit Kreidespray einsprayen. (Foto: FH Münster/Pressestelle)
Das Unterteil des Flansches in 3D auf dem Tablet – mit diesen Daten arbeitet Philipp Lambertz am PC weiter. (Foto: FH Münster/Pressestelle)
Münster/Steinfurt (20. März 2018). Weißes Spray wirbelt durch das Labor für experimentelle Dichtungstechnik an der FH Münster. Die feinen Körner setzen sich auf ein rundes Maschinenelement, das Rohrstücke miteinander verbindet. Diesen Flansch soll Philipp Lambertz in seiner Bachelorarbeit per Laserscanner vermessen – und dafür setzt er Kreidespray und ein modifiziertes Tablet ein.
Erstaunlich, dass dieser Alltagshelfer Lambertz das kniffelige Messen mit dem Messtaster abnehmen kann. Legt man die Ober- und Unterseite eines Flansches aufeinander, stellt man fest, dass sie nicht genau aufeinander passen. Herstellungsbedingte Unebenheiten sind daran schuld. Diese auszugleichen, ist Job einer Dichtung. Und optimal ist es, wenn sich diese perfekt an die Beschaffenheit des Flansches anschmiegt, ähnlich wie ein Zahnersatz. „Ich muss deshalb die Dicke der Dichtung an jeder Stelle der Flanschoberflächen errechnen, und das mache ich, indem ich im Vorfeld den geringsten Abstand zwischen Ober- und Unterseite des Flansches ausmesse“, erklärt Lambertz, der Wirtschaftsingenieurwesen am Fachbereich Physikalische Technik studiert hat. „Die Ebenheitsabweichungen können durchaus mehrere Millimeter betragen, wir müssen aber mikrometergenau messen um letztendlich ein dichtungstechnisch optimales Ergebnis zu erzielen. Das ist händisch mit dem Messtaster kaum zu schaffen. Deshalb habe ich mit einem Laserscanner gearbeitet.“
Mit dem Laserscanner-Aufsatz am Tablet umkreist Lambertz den Flansch; die passende App bildet das Maschinenelement am Computer ab – zunächst als Netzdatei, anschließend als dichte Punktewolke mit mehr als einer Million x-y-z-Werte. „So lassen sich alle Unebenheiten ganz genau erkennen“, erklärt Lambertz. Aber rechnen kann man mit der Punktewolke noch nicht. „Das Problem ist, dass ich die Oberseite und die Unterseite vom Flansch voneinander getrennt einscannen muss“, sagt der 27-Jährige. „Ich habe also zwei Punktewolken im Programm, die nicht miteinander in Bezug stehen und in zwei unterschiedlichen Koordinatensystemen liegen.“
Die Ausrichtung der beiden Teile ist aber extrem wichtig, weil es am Ende bei der Dichtung, die für den abgebildeten Flansch hergestellt werden soll, auf jeden Zehntel-Millimeter ankommt. Lambertz musste deshalb sehr mathematisch an das Problem herangehen, um zu der perfekten Ausrichtung der beiden Koordinatensysteme zu gelangen. Und gleichzeitig musste er mit dem Partnerunternehmen TEDIMA, einem Dichtungshersteller, Rücksprache halten – denn sein selbstgeschriebenes Programm „GapCalc“ soll dort eingesetzt werden. Dank der rechnerisch kalkulierten Lücke zwischen den Flanschoberflächen lässt sich in der Software auch direkt eine Fräsdatei zur Herstellung der Dichtung mit Dickenwerten erstellen.
Mit diesem Verfahren ist es zusätzlich möglich, zwei Bauteile unabhängig voneinander – an unterschiedlichen Orten gelagert – passgenau zueinander zu vermessen und eine Dichtung, die exakt den Unebenheiten beider Oberflächen folgt, herzustellen. Dieses Konzept stellt eine bahnbrechende Weiterentwicklung der Dichtungstechnik generell dar.
„Philipp Lambertz hat wirklich Herzblut in seine Arbeit gesteckt“, sagt Prof. Dr. Alexander Riedl, der die Bachelorarbeit betreut hat. „Er hat sehr genau gearbeitet, was bei Dichtungen absolut wichtig ist; und seine Arbeit ist so anwendungsorientiert ausgerichtet, dass TEDIMA die Software direkt in den Arbeitsalltag übernehmen kann.“ Für seine Ergebnisse hat Lambertz jetzt den VDI-Förderpreis und 1.000 Euro Preisgeld erhalten.