Fallbeispiel: Reverse Engineering von chirurgischen Schrauben
3D-Scannen, CAD-Rekonstruktion und technische Zeichnungen für die Entwicklung einer neuen Schraubengeometrie.
Bei sehr kleinen Präzisionsbauteilen entscheidet die Kombination aus Geometrie, Gewindesteigung, Spitze, Konizität und Oberflächenform über die Funktion. Schon kleine Abweichungen können Einfluss auf Montageverhalten, Eingriff, Halt und Fertigbarkeit haben.
MartCad wurde beauftragt, drei vorhandene Schrauben geometrisch zu erfassen und daraus eine neue Schraubengeometrie abzuleiten. Ziel war, relevante Eigenschaften der vorhandenen Bauteile in einem neuen CAD-Modell zusammenzuführen.
Die Aufgabe lag im technischen Reverse Engineering: Erfassen, vergleichen, rekonstruieren und dokumentieren. Medizinische Zulassung, klinische Bewertung und regulatorische Validierung liegen außerhalb dieser technischen Konstruktionsleistung.
Die Aufgabe
Der Kunde stellte drei bestehende Schrauben zur Verfügung. Jede Schraube hatte ein bestimmtes Merkmal, das für die neue Konstruktion relevant war. Diese Merkmale sollten technisch analysiert und in einer neuen Schraubengeometrie kombiniert werden.
- Die erste Schraube diente als Ausgangspunkt für Grundform und Konizität.
- Die zweite Schraube diente als Referenz für Gewindesteigung und Gewindecharakteristik.
- Die dritte Schraube lieferte die Geometrie der selbstschneidenden und selbstbohrenden Spitze.
Die Herausforderung bestand darin, diese Eigenschaften nicht einfach zu kopieren, sondern technisch sauber in ein neues, reproduzierbares CAD-Modell zu übertragen.
Reverse-Engineering-Prozess
1. 3D-Scannen und Vermessen der vorhandenen Schrauben
Alle drei Schrauben wurden mit optischer 3D-Messtechnik erfasst und geometrisch ausgewertet. Ziel war es, die relevanten Merkmale reproduzierbar zu dokumentieren: Gewindesteigung, Gewindeform, Konizität, Spitzengeometrie, Durchmesser und funktionale Übergänge.
Die Scandaten dienten nicht als endgültiges Fertigungsmodell, sondern als technische Grundlage für Analyse und CAD-Rekonstruktion.
2. CAD-Konstruktion der neuen Schraube
Nach der Analyse wurden die relevanten Merkmale in einem neuen CAD-Modell kombiniert. Die selbstschneidende und selbstbohrende Spitze wurde aus einer Referenzschraube abgeleitet, die Gewindesteigung aus einer zweiten Referenz und die konische Grundform aus dem Ausgangsteil.
Das Modell wurde nicht als einfacher Mesh-Export aufgebaut, sondern als technisch interpretierte CAD-Geometrie. Dadurch konnten Varianten, Längen und Fertigungsdetails kontrolliert angepasst werden.
- Übernahme der konischen Grundform als funktionaler Ausgangspunkt.
- Ableitung der Gewindesteigung aus der Referenzschraube.
- Integration einer selbstschneidenden und selbstbohrenden Spitzengeometrie.
- Aufbau eines reproduzierbaren CAD-Modells für technische Zeichnungen.
3. Ausarbeitung der technischen Zeichnungen
Auf Basis des CAD-Modells wurden technische Zeichnungen erstellt. Diese enthalten die relevanten Maße, Geometrieangaben und Spezifikationen, die für Fertigung, Prüfung und weitere technische Bewertung benötigt werden.
Bei solchen Bauteilen ist eine klare Zeichnung wichtig, weil Gewindeform, Spitzengeometrie, Übergänge und Durchmesserbereiche funktional zusammenhängen.
Ergebnis
Das Projekt lieferte eine neue, technisch nachvollziehbare Schraubengeometrie auf Basis vorhandener Referenzteile. Die relevanten Eigenschaften der drei Schrauben wurden analysiert, kombiniert und in einem CAD-Modell sowie in technischen Zeichnungen dokumentiert.
Dieses Fallbeispiel zeigt, wie Reverse Engineering, 3D-Scannen und CAD-Konstruktion zusammenwirken können, wenn aus vorhandenen Bauteilen eine neue, reproduzierbare technische Geometrie entwickelt werden soll.
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