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Deflectometric analysis of high volume injection molds for production of occupational eye wear

Authors
Journal
Zeitschrift für Medizinische Physik
0939-3889
Publisher
Elsevier
Volume
23
Issue
4
Identifiers
DOI: 10.1016/j.zemedi.2013.08.003
Keywords
  • Safety Goggles
  • Eye Protection
  • Deflectometry
  • 3D-Measurement
  • Injection Molding
  • Manufacturing
  • Schutzbrillen
  • Augenschutz
  • Deflektometrie
  • 3D-Messung
  • SpritzgießEn
  • Fertigungsprozess

Abstract

Zusammenfassung Ziel der Studie Schutzbrillen aus Polycarbonat werden in der Regel im Spritzgussverfahren hergestellt. Trotz des hohen Stellenwerts der optischen Qualität der Scheiben werden die Spritzgusswerkzeuge und deren Oberflächenbeschaffenheit vor oder während des Prozesses nur sporadisch getestet. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Validierung eines berührungsfreien Deflektometrie-Messsystems zur Oberflächen- und Formuntersuchung von Spritzgusswerkzeugen für Schutzbrillen, die für eine regelmäßige deterministische Kontrolle der Oberflächenqualität im Prozess integriert werden kann. Material und Methoden Das System basiert auf phasenmessender Deflektometrie mit einer Messfeldgröße von 80×80 mm2 (±18° Neigung), einer lateralen Auflösung von etwa 60μm und einer lokalen Auflösung von einigen Nanometern. Getestet wurde die Kalibrierung mit einem Kalibriernormal und einer Referenzsphäre. Die Ergebnisse wurden mit einer taktilen Koordinatenmessmaschine gegengeprüft. Vermessen wurden 8 Spiegeleinsätze eines Schutzbrillenmodells mit einem Radius von +58mm (konvex) und -60mm (konkav). Die Spiegeleinsätze waren in zwei Gruppen eingeteilt: (Kavität 1 und Kavität 2 des Spritzgusswerkzeugs). Für die Tauglichkeitsprüfung des Systems zur Differenzierung von Oberflächenqualitäten wurden die Gruppen mit jeweils unterschiedlichen Poliertechniken aufbereitet. Die Analyse basiert auf einer Oberflächeninspektion durch Bildung der Differenz der Höhendaten zwischen dem sphärischen Modell und den gemessenen Oberflächen. Ergebnisse Das Messsystem konnte die Oberflächenveränderung durch den Poliervorgang zuverlässig erkennen und zwischen Poliertechniken unterscheiden. Die konkave Düsenseite der ersten Gruppe (Kavität 1) wies eine gute Formtreue auf. Im Vergleich hatte die Düsenseite der zweiten Gruppe (Kavität 2) lokale Formabweichungen vom sphärischen Modell bis zu 14,4μm. Im Sichtbereich zeigten sich lokale Abweichungen von etwa 5μm. Die Auswerferseiten beider Gruppen wiesen durchgehend rotationssymmetrische Fehler im zweistelligen Mikrometerbereich auf. Die gemessenen Radien der Spiegeleinsätze waren höher als die vorgegebenen Werte. Zusammenfassung In dieser Arbeit beschreiben wir die Vermessung und Untersuchung von spiegelnd reflektierenden Spritzgusswerkzeugen zur Optimierung des Produktionsprozesses für Sicherheitsschutzbrillen. Die Oberflächenqualität kann vor und während der Produktion von aktuellen Schutzbrillenmodellen zyklisch geprüft werden. Wir waren in der Lage, verschlissene Einsätze und Defekte zu detektieren und können damit bedarfsgerechte Revisionszyklen einleiten und damit empirische Überarbeitungsintervalle ersetzen. Dieses Messverfahren ist ein wichtiger Beitrag zur Inline-Kontrolle des Werkzeugverschleißes und lässt sich direkt in den Prozess integrieren.

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