Reverse Engineering Mit 3D-Scanning zum maßstabsgetreuen 3D-gedruckten Modell

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Es ist erstaunlich, was man alles mit 3D-Scanning in Kombination mit Reverse Engineering anstellen kann: Ein Projekt hatte nun eine verkleinerte Reproduktion eines echten Formel-1-Rennautos als Ziel. Zum Einsatz kamen unter anderem 3D-Scanner von Artec.

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Central Scanning hat einen echten Formel-1-Boliden gescannt. Das Ziel: ein 3D-gedrucktes, mit Delcam Power Shape entwickeltes maßstabsgetreues Modell.
Central Scanning hat einen echten Formel-1-Boliden gescannt. Das Ziel: ein 3D-gedrucktes, mit Delcam Power Shape entwickeltes maßstabsgetreues Modell.
(Bild: Artec)

Gestartet wurde das Projekt von einem Werkzeughersteller aus Birmingham, der Artecs britischen Partner Central Scanning und den CAD&CAM-Spezialist Delcam beauftragte, ein maßstabsgetreues Model eines Formel-1-Fahrzeugs zu erstellen, damit dieses in einer Größe von etwa 300 mm gedruckt werden kann.

Der Rennwagen wurde von Central Scanning 3D-gescannt, anschließend wurden die Daten in Delcams Softwarepaket für Reverse Engineering Power Shape bearbeitet. „Dieser Scan wurde als Test erstellt, um zu sehen, was erreicht werden kann, wenn man zwei Typen von Scanning-Systemen kombiniert.“, erzählte Paul Smith von Central Scanning.

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Scanner für schwer zugängliche Bereiche

Der Hauptteil des Autos wurde mit Steinbichler Comet L3D gescannt. Anschließend wurden Cockpit, Lenkrad, Querlenkeraufhängung, Heckspoiler, Rückspiegel sowie sämtliche Bereiche, die mit Steinbichler Comet schwer zu erreichen waren, mit Artec Eva gescannt.

„Wir haben Eva ausgewählt wegen seiner Tragbarkeit und Schnelligkeit. Zudem müssen wir keine Markierungen setzten, es folgt der Grafik ohne Probleme.“, sagt Paul. Das Fahrzeug wurde in den Rezeptions- und Werkstattbereichen des Besitzers gescannt. Beide Bereiche haben gute stabile Lichtverhältnisse, jedoch keine direkte Sonneneinstrahlung, was die Datenerfassung beeinträchtigen würde.

Tipps für das Scannen

Paul teilte mit uns einige Tipps, wie man Autoteile leichter scannen kann: „Indem man den Aufhängungsteilen der Querachse etwas hinzufügt, etwa bedruckte Papierschnipsel, hilft man dem Scanner die Textur nachzuverfolgen und kann die Geometrie der schmalen Querstange erfassen.“, sagt er. Um die Querstangen herum gab es einige dunkle Stellen aus Kohlefaser – diese wurden leicht übersprüht. Leichte Reflektionen um den Heckspoiler herum wurden ebenfalls leicht besprüht, um das Erfassen leichter und schneller zu machen.

„Wir arbeiteten gerne mit Artec Eva, weil sie keinerlei Kalibrierung benötigte und schnell auf schwierige Bereiche eingestellt werden konnte.“, sagt Paul.

Modellierung der Daten

Der größte Teil der Daten wurde mit Standarteinstellungen und ohne Texturen verarbeitet, um den gesamten Prozess noch einmal schneller zu machen. Anschließend wurden die mit Artec und Steinbichler erfassten Daten in Polyworks zusammengefügt.

Das fertige 250Mb-STL-Modell mit annähernd 8,5 Millionen Dreiecken wurde schließlich von Delcam mit Power Shape Pro fertig entworfen. Komplexe doppelkurvige Bereiche waren am besten geeignet für Flächenmodellierung, während die eher prismatischen Teile am effektivsten mit Solids modelliert werden konnten.

Polygonnetz ist entscheiden für Erfolg des Reverse Engineering

James Slater von Delcam erklärt: „Die Front- und Heckspoiler des Fahrzeugs wurden als Solids modelliert, indem durch das Polygonnetz Bereiche abgegrenzt, extrudiert und die separaten Teile schließlich mit einfachen booleschen Operationen zusammengefügt wurden. Diese Arbeit übernahm ein Student, der vor seinem Einstieg in das Projekt lediglich eine einwöchige Schulung durchlaufen hatte. Währenddessen befasste sich einer unserer erfahreneren Ingenieure mit der für den Rumpf benötigten anspruchsvolleren Oberflächenkonstruktion. Das Endresultat war ein umfassend detailliertes, hybrides Flächen- und Solid-Modell, das mit jeder anderen Software fast unmöglich zu erstellen gewesen wäre. Eines der wichtigsten Dinge am Anfang jeglichen RE-Projektes ist ein hochwertiges, akkurates Polygonnetz.“ (mz)

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