让注塑成型的工具校正更精确——遥遥领先，塑料加工公司使用蔡司逆向工程加快工具校正

高质量注模零件的模具必须极为精确：例如组件公差低于 30 微米，则需要工具公差低于 10 微米。Horst Scholz GmbH & Co. KG 通过确保设计、工具制造、 注模和测量技术完美协同，解决了这一挑战，公司不断开发创新，帮助客户取得成功。自从制造商开始使用蔡司逆向工程软件，他们能以大幅提高的速度和效率校正其高精密工具。

Horst Scholz GmbH & Co. KG 公司技术经理 KarlHerbert Ebert 表示：“在质量方面，我们不切割任何边角。” 的确，很多公司都会作类似的承诺，但并非最终都能为客户提供他们承诺的标准，Ebert 对这一点太熟悉了。他表示，随便就能说出很多由于产量增加而发生问题的公司。要了解为什么如此难以在 Scholz GmbH 涉足的市场中提供优异的产品质量，或许只要看看这家公司的展示柜中展示的产品即可。

参观者通过放大镜能够看到比火柴头还小、重量不到千分之一克的注塑部件以及几何形状极其复杂的零件。Ebert 表示：“只有在生产中保持极小的公差，才能精确生产出所 有这些零件。”这不是说在离开装配线的零件中只有一定比例是“完美”的，而是说整个批次都必须精确无误。已在 Scholz 工作 35 年的 Ebert 表示：“我们丰富的专业知识再加上最新技术，让我们能从容应对这种棘手的材料。”这家家族性企业成立于 1974 年，技术经理的妻子 Gertrud Ebert 在 1991 年从她的父亲 Horst Scholz 手里接管了公司运营。

高精度塑料加工要求带来的挑战

西门子、博朗、费斯托、斯蒂尔和博世……Scholz 的客户名单很长，里面包括很多为人熟悉的公司名字。带有这 些名字的零件都来到一个叫冈德尔斯多夫的小村庄，这是德 国“隐形冠军”的总部所在地。2009 年，瑞士公司 Sensile Medical AG 毫不迟疑地来到巴伐利亚北部，寻找在药物输送 中使用的输液泵零件。Sensile Medical 为全球各地的知名制 药和生物科技公司开发向患者进行液体药物皮下给药的解决 方案。输液泵就是个例子。这种小型装置可安装到患者的身体上，针头完全自动插入，药物在设定的时间段中给药。最早的应用领域之一是心力衰竭的治疗。这种特殊组件具有复杂的几何形状，这对设计人员和工具制造部门提出了重大挑战。

但这正是 Scholz 所擅长的工作。Ebert 这样描述他和 Scholz GmbH 近 200 名其它员工的共同工作：“这当然是艰难的，否则任何人都可以做了。”反过来，这种协作、吃苦的精神为 Scholz GmbH 与 Sensile Medical 的合作打下了坚实基础。“输液泵能对不同的药物进行皮下给药。Sensile Medical 的 CEO Derek Brandt 表示：“为防止发生问题，剂量必须极为精确。”这正是这家塑料加工公司面临的挑战。 Scholz 设计部门工程师 Frank Röder 表示：“我们必须确保两个装载室的公差刚好，从而防止剂量错误，我们说的是每小时吸收氧的微升数。帮我们做到这一点的是我们对整个流程链的丰富知识。”蔡司逆向工程（缩写 ZRE）软件让公司能比预期更早开始制造这种泵。

工具制造的软件支持

ZRE 能处理无结构的 3D 点云，而且无论数据是通过接触式测量机、计算机断层扫描、激光扫描仪还是光电子系统获得，都无差别。然后该软件使用点云检测下面的几何形状。借助蔡司为表面重建开发的算法，该软件尤其适合 Scholz GmbH 这样希望将高精度测量数据转化为准确的 CAD 模型的公司。还有一个因素让 Röder 及其同事感受到蔡司软件的独特之 处：“目前还没有逆向工程软件专门集成用于工具制造的功能。” 这家塑料加工公司在蔡司于德国 Oberkochen 举行的发布会上了解了这款软件。参加该展会的工程师立即发现了这个解决方案给他们公司带来的潜力，虽然该软件在 2014 年时仍处于发展初期，但 Röder 表示他和他的同事没有失望。

蔡司软件在 Scholz 很快就产生了效果，它让工具制造中的校正次数大幅下降。Röder 表示：“我们从一开始就极其震撼，”Röder 承认，这种热情驱使着他和他的两位同事积极使 用该软件，用 Röder 的话来说，“并不是非常简单易用。”作为试点客户，他们向蔡司提交了改进建议。然后这些建议被讨论并实施。仅在两年时间内，Röder 表示该软件的易用性已经大幅提高。现在这位工程师会毫无保留地推荐 ZRE。

校正次数从五次降低到两次

Scholz 每年要在塑料注射成型机上生产大约 15 亿个零件。 制造这些零件所需的注塑成型工具由公司内大约 40 名技艺高超 的员工通过模具制造流程来生产。自 2009 年起，他们已经达到微米级（即 0.001 毫米）的精度。该团队由公司的设计人员支持， 这些设计人员提前将注塑成型流程中制造的产品针对每个订单进行定制，消除任何不利影响。例如：他们将组件的壁厚设计为使各个区域能够同时冷却，从而发生均匀收缩。要达到这种精度，不仅需要设计技术，还需要对塑料的全面了解。对于微小的零件、形状复杂的工件和公差极小的零件尤其如此。

过去，通常需要进行大量的工具校正才能把塑料在冷却后 与规定形状的偏差保持在最小。设计人员开始采用蔡司解决方 案之前，他们必须将首次制造的零件的扫描数据和 CAD 数据转化为 Excel 文件，才能对其进行评估。这非常耗时，而且有可能出错。Röder 表示：“除此之外，通常只能发现几个偏差点，因此影响总体结果的精确性。”对极其复杂的零件进行五次或更多的校正，对 Scholz GmbH 来说并不罕见。Röder 以 Sensile Medical 的输液泵为例，说明了这家塑料加工公司在开 始使用 ZRE 软件后节省了多少时间。Röder 表示：“即使是复杂的形状和两种不同塑料，我们也只需要两次校正即可，”这位工程师继续描述该公司如何节省了时间：“我们能比正常时间提前五个月开始批量生产，这当然是重大的竞争优势。”

优化整个过程

要用 ZRE 大幅加快工具校正过程，必须要有极为精确的实际数据，这正是 Schloz 对输液泵所做的。这些数据大部分都通 过计算机断层和高精度的三坐标测量机 ZEISS PRISMO 扫描生 成。只需按下按钮，这些数据就能通过中性接口传输到 ZRE。 蔡司软件使用点云计算表面，并在需要时将其合并为一个模型。 然后将扫描组件产生的 3D 模型与 CAD 模型进行对比。由于使 用假色显示，很快就能发现偏差的数值。Röder 及同事只需点击鼠标，即可确定需要校正的部分（如与紧度或配合有关的部分）。对于这些关键区域，只需点击几下，蔡司 ZRE 就能计算 出新表面的校正值。CAD 模型上的区域在蔡司 ZRE 中校正后， 被发回到设计部门。

正如 Röder 所说，困难之处不是创建数据，而是有效处理这些数据。ZRE 软件能够大幅优化整个流程。Röder 表示：“它 能让我们把变化立即传送到工具模型，虽然这并不意味着每种潜 在改变都被实施。“多年的经验帮助我们确定哪些需要改变，在哪里改变，以及如何改变。”Röder 和他的同事使用蔡司软件加 工了所有客户订单中的大约 15%。“尤其是如果我们想在技术 和实际上突破限制。在这些情况下，如果没有该软件，我们要么获得不太完美的结果，要么就是流程的经济效率低下。”技术经 理的感受相同：“蔡司软件让我们能缩短开发时间。”Ebert 表示： 对他来说，ZRE 是实现公司目标“在不忽略客户成本的情况下 提供最高质量”的另一个重要工具。

蔡司供稿