Prototyp-Inspektion mit FreeScan Combo und Control X am TDK-Standort in Ungarn

Die Produktionseinheit der TDK Szombathely Factory, die auf die Entwicklung und Herstellung von Filtern für elektromagnetische Interferenzen (EMI) spezialisiert ist, hat dank FreeDee, unserem Vertriebspartner in Ungarn, auf 3D-Scannen umgestellt. Unser Anbieter stattete sie mit einem FreeScan Combo se aus, mit dem sie die Abmessungen ihrer Produkte einfach und effektiv überprüfen konnten, um die sich entwickelnden Kundenanforderungen zu erfüllen.

Der Trend zur "Miniaturisierung" ist auch an den Produkten der Industrieelektronik nicht spurlos vorübergegangen: immer komplexere Produkte müssen in immer kleinere und unregelmäßigere Räume passen, was die geometrischen Anforderungen an die Hersteller immer weiter in die Höhe treibt.

Über das TDK-Werk in Szombathely

Der TDK-Standort in Szombathely ist eines der wichtigsten europäischen Zentren für die Entwicklung und Fertigung von Elektronikprodukten innerhalb des internationalen TDK-Konzerns und einer der ältesten 3D-Druck-Partner von FreeDee. Der 3D-Druckbedarf des Werks wird von einem zentralen 3D-Labor unterstützt. Kürzlich äußerte die EMI-Filterentwicklungsabteilung auch Bedarf an optischem 3D-Scannen, was Anfang 2024 zur Einführung eines FreeScan Combo Handlaserscanners führte. Unser lokaler ungarischer Partner FreeDee Kft. sprach mit Krisztián Holló, einem leitenden Konstrukteur, über die Ergebnisse des internen 3D-Scannens.

FreeScan Combo beim Scannen der Komponenten von TDK

Herausforderungen bei der Prototypen-Prüfung

Die Kunden von TDK wollen EMI-Filter in immer kleineren und komplexeren Umgebungen installieren, was zunehmend Messungen erfordert, die mit herkömmlichen Methoden schwierig oder unmöglich sind. Die Erfüllung dieser anspruchsvollen Messanforderungen stellte das TDK-Team vor die Herausforderung, die für die Sicherung der Kundenprojekte erforderlichen Projektfristen einzuhalten.

FreeScan Combo handgeführter 3D-Laserscanner und Geomagic Control X Qualitätskontrollsoftware.

Die geforderten Messungen wurden durchführbar, wobei die erforderliche Zeit von etwa zwei Wochen mit externen Partnern oder 3-4 Tagen mit dem internen Messlabor auf durchschnittlich 2-3 Stunden reduziert werden konnte.

Zeitdruck bei der Entwicklung von EMI-Filtern

Die wichtigsten Kunden von TDK für EMI-Filter kommen aus dem Bereich der erneuerbaren Energien. Diese Filter werden häufig in Windkraftanlagen, industriellen Wechselrichtern und Fahrzeugladegeräten eingesetzt. Die Bestellmengen liegen typischerweise zwischen 100 und 1.000 Stück, wobei keine zwei Produkte identisch sind. TDK  bietet EMI-Filter in verschiedenen Größen an, von faustgroßen Einheiten bis hin zu tischgroßen Geräten mit einem Gewicht von mehreren hundert Kilogramm.

Die Kunden schreiben die benötigten EMI-Filter in der Regel aus und geben enge Fristen vor - 1-2 Monate - um Muster und Preisangebote zu liefern. Diese Fristen umfassen Aufgaben wie die Vorbereitung der Dokumentation, die Beschaffung von Materialien, die Erstmontage, Messungen und Änderungen. Die schnelleren Angebote entscheiden oft über den Zuschlag, und der erfolgreiche Bieter stellt das Produkt her.

In den letzten Jahren haben die schrumpfenden Bauräume und die immer komplexeren Kundenanforderungen den Zeitdruck für die Entwickler von Prototypen noch erhöht.

"Während es früher ausreichte, die Gesamtabmessungen von industriellen EMI-Filtern zu gewährleisten, verlangen die Kunden heute auch Positionstoleranzen, Ebenheit und andere komplexe Abmessungen. Die Erfüllung dieser fortgeschrittenen Präzisionsanforderungen war mit unseren früheren traditionellen Methoden sehr schwierig oder unmöglich", sagte Krisztián Holló, Senior Design Engineer bei TDK Hungary Components Ltd.

Einführung fortschrittlicher Messlösungen

Die komplexeren Messanforderungen konnten mit den einfachen Messwerkzeugen der Entwicklungsabteilung nicht mehr erfüllt werden. Die Zusammenarbeit mit dem zentralen Messlabor war die einzige interne Option, aber deren Priorität lag in der Validierung der fertigen Produkte. Folglich konnte die Planung und Prüfung von Prototypen im Labor 3-4 Tage dauern. Um diese anspruchsvollen Messanforderungen schnell zu erfüllen, wandte sich das Team dem hochpräzisen optischen 3D-Scannen zu und lagerte diese Aufgaben zunächst an FreeDee aus. Die Auslagerung führte jedoch manchmal zu Vorlaufzeiten von bis zu zwei Wochen, so dass die Entscheidung getroffen wurde, diese Kompetenz intern zu nutzen.

"Die beste Option für uns ist es, diese Probleme innerhalb der Abteilung zu lösen. Eine Vorlaufzeit von zwei Wochen ist viel zu lang, wenn unsere Kunden Fristen von 1 bis 2 Monaten setzen. Um diese einzuhalten und Projekte zu gewinnen, mussten wir das 3D-Scannen ins Haus holen", erklärt Holló.

Anzeige des Bauteilnetzes in unserer Control X-Software

Die Wahl des richtigen 3D-Scanners

Aufbauend auf einer etablierten Partnerschaft mit FreeDee, das seit 2018 3D-Drucker an TDK liefert, vergaben die EMI-Filterentwickler zunächst 3D-Scanaufgaben an FreeDee. Diese ausgelagerten Scans bestätigten, dass 3D-gescannte Modelle eine einfache Überprüfung von geometrischen Anforderungen ermöglichten, die zuvor als schwierig galten.

Die Entscheidung, einen eigenen 3D-Scanner anzuschaffen, gewann an Dringlichkeit, als ein Großkunde ein 3D-Scanmodell für einen Prototyp benötigte. Der Kunde nutzte das gescannte Modell, um es in seine eigene 3D-Konstruktion zu integrieren und die Kompatibilität mit den physischen Installationsprozessen sicherzustellen.

"Vor dem Kauf testeten und bewerteten wir mehrere 3D-Scanner und entschieden uns schließlich für den FreeScan Combo Laserscanner aufgrund seines hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnisses. Die Vorführung vor Ort und die von FreeDee durchgeführten Scans spielten bei unserer Entscheidung eine wichtige Rolle", so Holló.

Arbeitsablauf mit FreeScan Combo und Geomagic Control X

Seit seiner Markteinführung hat sich der FreeScan Combo zu einem der beliebtesten handgeführten 3D-Scanner von SHINING 3D entwickelt, der speziell für messtechnische Scans konzipiert wurde. Er bietet eine schnelle Datenerfassung mit 26-50 Laserlinien und einer Genauigkeit von 20 Mikrometern. Seine kompakte Größe sorgt für eine bequeme und schnelle Bedienung, während verschiedene Scanmodi effiziente Arbeitsabläufe sowohl für die schnelle als auch für die detaillierte Digitalisierung unterstützen.

Analyse mit der Software Control X von SHINING 3D : Die gescannten Daten werden mit Geomagic Control X, einem der bekanntesten Softwaretools für die Qualitätskontrolle, analysiert und mit CAD-Modellen verglichen. Es bietet einfache Arbeitsabläufe, automatisierte Berichte und eine einfache Parametrisierung komplexer Messaufgaben.

Control X-Software zeigt gescanntes TDK-Bauteil

Ergebnisse des In-House 3D-Scannings bei TDK

Nach Vorführungen und Bewertungen des Scanners wurde der FreeScan Combo am 11. März 2024 bei TDK eingeführt.

"Dank des 3D-Scanners kann das, was früher bei Fremdvergabe bis zu zwei Wochen gedauert hat, jetzt im eigenen Haus in 2-3 Stunden erledigt werden", so Holló.

Der Scanner erfasst vollständige Oberflächendaten und ermöglicht so künftige Prüfungen, selbst wenn keine physischen Prototypen verfügbar sind. TDK hat diese Fähigkeit bereits für Produktverbesserungen genutzt. Obwohl der Scanprozess zunächst einfach zu sein schien, musste das Team aufgrund der Vielfalt der Produktmuster eine Lernkurve durchlaufen.

Krisztián Holló, leitender Entwicklungsingenieur, TDK Hungary Components Kft.

"Wann immer wir auf Schwierigkeiten stießen, leistete FreeDee schnelle Hilfe. Bei der Auswahl von 3D-Scannern ist es entscheidend, einen kompetenten Partner zu haben, um das Potenzial der Technologie schnell zu maximieren", betonte Holló.