3D-Scandaten als Basis für Reverse Engineering

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Von der Designsteckdose über kleinformatige Kunst­stoffteile bis hin zu Fahrzeugfronten und individuellen Produktformen: Dreidimensionale Scandaten bilden die Grundlage für die vielseitigen Anwendungen im Bereich Reverse Engineering. So vielfältig die Einsatzbereiche sind, so flexibel sollte auch die Lösung für die optische Daten­erfassung sein. Von Regina Marszalkowski-Wulf

Von der Designsteckdose über kleinformatige Kunst­stoffteile bis hin zu Fahrzeugfronten und individuellen Produktformen: Dreidimensionale Scandaten bilden die Grundlage für die vielseitigen Anwendungen im Bereich Reverse Engineering. So vielfältig die Einsatzbereiche sind, so flexibel sollte auch die Lösung für die optische Daten­erfassung sein.  Von Regina Marszalkowski-Wulf

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Die Begriffe Reverse Engineering, Flächenrückführung oder Nachkonstruktion bezeichnen den Vorgang, mit dem aus einem bereits gefertigten Produkt die vollständigen digitalen Konstruktionselemente extrahiert werden, das heißt, von einem bestehenden Objekt beliebiger Größe und Form werden die entsprechenden digitalen dreidimensionalen Daten gewonnen. Im Bereich der dreidimensionalen optischen Erfassung für Reverse-Engineering-Prozesse verfügt die Firma AICON 3D Systems über langjährige Erfahrungen sowohl in der Entwicklung von Systemlösungen als auch in deren Anwendung. Dieses Wissen bündelt sich in der smartSCAN-Serie aus der AICON-Produktlinie breuckmann Scanner: Damit steht Kunden und ihren Projekten ein speziell an die Anforderungen des Reverse Engineering angepasstes Digitalisierungssystem zur Verfügung. Das modulare System bietet besonders bei den Standardkonfigurationen die bewährte Qualität in einem sehr guten Kosten-Nutzen-Verhältnis.Zudem wird Flexibilität großgeschrieben. Diese Scanner-Produktreihe wächst mit den Projekten: Bei steigenden Anforderungen oder zusätzlich verfügbarem Budget lassen sich die Systemmodule dank der durchgängigen Hardwareplattform jederzeit erweitern. Für Genauigkeit und hohe Datenqualität, zum Beispiel bei industriellen Messaufgaben, ist das System mit rauscharmen CCD Kameras ab 1,4 Megapixel und Qualitätsobjektiven ausgestattet.
Der Reverse Engineering Prozess selbst besteht aus zwei wesentlichen Phasen: In einem ersten Schritt wird ein Objekt, ein Bauteil oder eine Komponente dreidimensional gescannt. Eine Aufgabe, die jeder Nutzer mit einem smartSCAN schnell umsetzt, denn das zeitaufwändige Anbringen von Referenzmarken entfällt. Der Scanprozess wird direkt gestartet. Anschließend richtet die Bildbearbeitungssoftware OPTOCAT die einzelnen Scanaufnahmen automatisch aneinander aus und verbindet sie zu einem Dreiecksnetz. Aus der so entstandenen digitalen Kopie generiert eine Flächenrückführungssoftware in einem zweiten Schritt ein 3D-Oberflächenmodell. Der CAD-Datensatz dient als Basis für unterschiedlichste Prozesse, zum Beispiel das Überarbeiten eines Prototyps oder das Herstellen von Gussformen und Werkzeugen.
Der Scanvorgang läuft schnell und vollkommen berührungslos ab; dadurch eignet er sich sogar für zerbrechliche oder leicht deformierbare Objekte in beliebiger Größe. Unabhängig von Komplexität, Kanten oder Hinterschnitten werden alle Details in höchster Messgenauigkeit und Auflösung erfasst. Zudem sind alle smartSCAN-Systeme mobil einsetzbar, die dreidimensionale Digitalisierung kann also direkt vor Ort durchgeführt werden. Der auf Basis der Scandaten konstruierte CAD-Datensatz lässt sich zeitnah mit den originalen Scandaten vergleichen. Damit wird sichergestellt, dass im Reverse-Engineering-Prozess kein Detail verlorengeht: Von der Vermessung über die Auswertung bis hin zum weiterverwertbaren Datensatz ist es nur ein kleiner, aber hocheffizienter Schritt.

Schnell verwertbare CAD-Daten

Durch Reverse Engineering werden in der Fahrzeug- oder in der Umformtechnik unter anderem Komponenten mit einer unregelmäßigen Geometrie (beispielsweise Automobilkarosserien oder Turbinenschaufeln) digital aufbereitet. Von diesen so genannten Freiformflächen lassen sich durch die Digitalisierung mit dem smartSCAN sowie der anschließenden Flächenrückführung präzise CAD-Daten zur Weiterverarbeitung oder für die Serienproduktion erstellen. Mit dieser Methode setzt der Anwender Produktentwicklungen zeit- und kostensparend um. Zudem lassen sich ältere Produktmodelle oder Werkzeuge zeitnah digitalisieren, falls davon noch keine CAD-Datensätze vorliegen.
Vollkommen neue Fahrzeugtypen erhalten ihre erste Gestalt in Form von Skizzen oder Clay-Modellen, bevor der 3D-Scanvorgang die individuellen Tornado- und Dachlinien, Heckklappen oder Kotflügel detailgetreu erfasst. Um Oberflächen in Class-A-Qualität bereits zu Beginn des Designprozesses zu gewährleisten, ist die präzise Erstvermessung des Modells unverzichtbar. Nur so lassen sich die Daten detailgetreu in einen CAD-Flächendatensatz rückführen und optimal für anschließende Konstruktions- und Fertigungsprozesse vorbereiten.
Sehr gut eignet sich das Reverse Engineering für den weiten, vielfältigen Bereich des Objektdesigns sowie des Prototypenbaus, wobei der smartSCAN selbst handgearbeitete Entwürfe in allen Details scannt. Die gewonnenen Daten werden am Computer weiterverarbeitet und als Vorlagen für die Fertigung verwendet. Dabei muss für einen lückenlosen 3D-Datensatz nicht zwingend das komplette Objekt vorliegen. Mit dem Digitalisierungsprozess lassen sich beispielsweise auch Modellhälften erfassen und deren Scandaten in einer speziellen Software spiegeln. Die beiden so entstandenen virtuellen Hälften werden danach zu einem perfekt symmetrischen Gesamtobjekt zusammengeführt – die Datenbasis für die spätere Produktion. Der Kreativität im Produktdesign sind praktisch keine Grenzen gesetzt.

Die individuelle Verpackung

Behälter für Waschmittel, Getränke, Kosmetika sowie die dazugehörigen Verschlüsse – die zeit- und kostensparende Gewinnung von dreidimensionalen Daten beschränkt sich längst nicht mehr auf die Produktentwicklung und -herstellung. Auf der Basis von Reverse En­gineering lässt sich individuelles Verpackungsmaterial für unterschiedlichste Formen herstellen. Darüber hinaus erhält man mit 3D-Scannen selbst für unregelmäßige Objektformen die perfekt passende Verpackung: Dazu werden die Scandaten des zu verpackenden Objekts gespiegelt, um aus der so entstandenen Negativform eine optimal an die Objektgeometrie angepasste Hülle zu produzieren. Diese Vorgehensweise eignet sich besonders gut für hochempfindliche Teile, die sehr bruchsicher verpackt werden müssen – damit der Transport der Produkte nicht zu einem riskanten Produktionsfaktor wird.
Zuletzt lassen sich alle hochauflösenden 3D-Scandaten in einem digitalen Archiv sammeln und dokumentieren. So sind diese vielfältig nutzbaren Informationen jederzeit abrufbar zur erneuten Verwertung, einer erneuten Flächenrückführung, für Recherchen oder zur Gestaltung neuer Produkte – eine individuelle Reverse-Engineering-Bibliothek für effiziente Prozessabläufe. (anm) 

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