Reverse Engineering eines komplexen Ringpropellers
Von der optischen ZEISS-Messung zum kontrollierten CAD-Modell
Für eine Anwendung im Bereich elektrischer Schiffsantriebe hat MartCad einen komplexen Ringpropeller mit stark gekrümmten Schaufeln optisch vermessen und anschließend als CAD-Modell neu aufgebaut.
Durch den geschlossenen Außenring und die sich kontinuierlich verändernde Form der Schaufeln ließ sich die Geometrie mit konventionellen Messmitteln nicht vollständig erfassen. Deshalb wurde das Bauteil mit einem kalibrierten optischen 3D-Messsystem von ZEISS aufgenommen.
Optische Messung der komplexen Freiformgeometrie
Die Form jeder einzelnen Schaufel verändert sich kontinuierlich in Ausrichtung, Krümmung und Profil. Mit einem Messschieber, einer Profillehre oder einer begrenzten Anzahl einzelner Messpunkte kann nur ein Teil dieser Geometrie erfasst werden.
Bei der optischen Messung wird die Oberfläche als zusammenhängende 3D-Geometrie aufgenommen. Dadurch werden sowohl die Form der einzelnen Schaufeln als auch deren räumliche Lage zueinander in einem gemeinsamen Messmodell erfasst.
Von den Messdaten zum CAD-Modell
Die optische Messung liefert ein Polygonmodell. Dieses besteht aus einem feinen Netz kleiner Dreiecke, in dem die gemessene Form des vorhandenen Bauteils digital abgebildet ist.
Beim Reverse Engineering dienen diese Messdaten als geometrische Referenz für den erneuten Aufbau des Bauteils in CAD. Der Außenring, die Bohrungen, die Kanten und die gekrümmten Schaufelflächen werden dabei neu modelliert.
Optisch vermessenes Modell
Die gemessene Geometrie ist als Polygonmodell erfasst und bildet die digitale Referenz für den weiteren CAD-Aufbau.
Neu aufgebautes CAD-Modell
Die vorhandene Form wurde als technisch nutzbare CAD-Geometrie mit klar erkennbaren Flächenübergängen neu aufgebaut.
Ziel war nicht, das bestehende Bauteil zu verändern oder zu optimieren. Die vorhandene Geometrie sollte möglichst originalgetreu als digitales CAD-Modell neu aufgebaut werden.
Nicht nur digitalisieren, sondern geometrisch messen
Für das Reverse Engineering reicht ein optisch überzeugendes 3D-Abbild nicht aus. Die aufgenommenen Daten müssen geometrisch zuverlässig genug sein, um als Grundlage für das neue CAD-Modell zu dienen.
Die Qualität wird daher nicht allein durch das Messsystem bestimmt. Ebenso wichtig sind die Auswahl des geeigneten Messvolumens, die Aufnahme aus mehreren Richtungen, die Registrierung der einzelnen Messungen und die fachgerechte Beurteilung der Messdaten.
Vergleich mit den ursprünglichen Messdaten
Nach dem Neuaufbau wird das CAD-Modell mit dem ursprünglichen Polygonmodell verglichen. Dadurch wird sichtbar, wie genau die neu aufgebauten Flächen mit der gemessenen Geometrie übereinstimmen.
Die Farbdarstellung zeigt die lokalen Abweichungen zwischen der CAD-Fläche und dem gemessenen Bauteil. In dieser Ansicht wird ein Darstellungsbereich von etwa –0,030 bis +0,030 mm verwendet.
Dadurch wird die Übereinstimmung nicht nur visuell beurteilt, sondern geometrisch über die gesamte betrachtete Fläche kontrolliert.
Das Ergebnis
Das Ergebnis ist ein neu aufgebautes 3D-CAD-Modell, in dem die komplexe Geometrie des vorhandenen Bauteils digital festgehalten ist.
Damit bleibt die Form auch dann verfügbar, wenn keine ursprüngliche Zeichnung und kein verwendbares CAD-Modell vorhanden sind.
Mögliche Anwendungen
- technische Dokumentation und digitale Archivierung;
- Überarbeitung und weitere technische Ausarbeitung;
- Vergleich mit anderen oder neu gefertigten Bauteilen;
- Vorbereitung eines Ersatzbauteils.
Reverse Engineering komplexer Bauteile
MartCad verbindet optische 3D-Messtechnik mit CAD-Engineering. Dieses Verfahren eignet sich unter anderem für Ringpropeller, Laufräder, Pumpenkomponenten, Gussteile, Kunststoffformteile und andere Maschinenbauteile mit komplexen Freiformflächen.
Weitere Informationen finden Sie unter optisches 3D-Scannen und Reverse Engineering.
Häufig gestellte Fragen zum Reverse Engineering
Kann jedes Bauteil mit Freiformflächen in CAD neu aufgebaut werden?
Viele Bauteile können neu aufgebaut werden. Die Machbarkeit hängt jedoch von der Zugänglichkeit der Oberflächen, der erforderlichen Genauigkeit, dem Material und dem Zustand des vorhandenen Bauteils ab.
MartCad beurteilt dies vorab anhand von Fotos, den ungefähren Abmessungen und dem gewünschten Verwendungszweck des CAD-Modells.
Was ist der Unterschied zwischen einer optischen 3D-Messung und einem CAD-Modell?
Eine optische 3D-Messung liefert Messdaten in Form eines Polygonmodells. Dieses besteht aus einer großen Anzahl kleiner Dreiecke, in denen die gemessene Form des Bauteils abgebildet ist.
Beim Reverse Engineering wird das Bauteil auf Grundlage dieser Messdaten als technisch nutzbare CAD-Geometrie neu aufgebaut.
Wie wird kontrolliert, ob das CAD-Modell mit dem gemessenen Bauteil übereinstimmt?
Nach dem Neuaufbau wird das CAD-Modell mit den ursprünglichen Messdaten verglichen.
Eine farbliche Abweichungsdarstellung macht lokale Unterschiede zwischen der CAD-Fläche und dem gemessenen Bauteil sichtbar.
In welchem Dateiformat wird das CAD-Modell geliefert?
Das Modell kann unter anderem im STEP-Format geliefert werden. Je nach Auftrag können zusätzlich technische Zeichnungen im PDF- oder DWG-Format erstellt werden.
Kann das CAD-Modell direkt für die Fertigung eines neuen Bauteils verwendet werden?
Das hängt vom Ziel des Auftrags und von den Anforderungen an das neue Bauteil ab.
Ein vorhandenes Bauteil kann Verschleiß, Verformungen oder fertigungsbedingte Abweichungen aufweisen. Vor einer Neufertigung muss daher festgelegt werden, ob die vorhandene Form unverändert übernommen oder technisch angepasst werden soll.
Welche Angaben werden für eine erste Kosteneinschätzung benötigt?
Für eine erste Beurteilung reichen in der Regel aussagekräftige Fotos, die ungefähren Abmessungen, das gewünschte Endergebnis und Informationen zur späteren Verwendung aus.
Anschließend kann MartCad einschätzen, welche Messung und welche CAD-Ausarbeitung erforderlich sind.
Komplexes Bauteil digital neu erfassen lassen?
MartCad vermisst bestehende Bauteile optisch, baut die Geometrie in CAD neu auf und vergleicht das Ergebnis mit den ursprünglichen Messdaten.
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