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3D-Scan Reverse Engineering hält Oldtimer instand

| Autor / Redakteur: Robert Norrenbrock / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Sind Fahrzeuge nicht mehr produzierter Fahrzeugreihen noch im Einsatz und benötigen Ersatzteile wird es problematisch. Reverse Engineering schafft Abhilfe.

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Beim Reverse Engineering wird mithilfe eines 3D-Scans das vorliegende, defekte Bauteil exakt abgebildet, unregelmäßige Geometrien digital aufbereitet und so ein Modell zur Rekonstruktion zur Verfügung gestellt.
Beim Reverse Engineering wird mithilfe eines 3D-Scans das vorliegende, defekte Bauteil exakt abgebildet, unregelmäßige Geometrien digital aufbereitet und so ein Modell zur Rekonstruktion zur Verfügung gestellt.
(Bild: Timo Mueller/Norrenbrock)

Auto-Klassiker zeichnen sich dadurch aus, dass sie je nach Klassifizierung eine bestimmte Altersgrenze überschritten haben. Besitzer bauen zu ihren sogenannten Oldtimern oftmals langjährige und sentimentale Verbindungen auf und hüten ihr Gefährt wie ihren Augapfel. Doch was passiert, wenn Defekte auftreten und die Fahrtauglichkeit nicht mehr besteht? Der Oldtimer-Fan macht sich dann auf die häufig langwierige Suche nach Ersatzteilen. Dabei entstehen allerdings unterschiedliche Probleme: Entweder stehen sie auf dem Markt nicht mehr zur Verfügung oder alternative Teile anderer Baureihen oder Hersteller werden den detaillierten Ansprüchen nicht gerecht. Damit verbunden ist sogar gegebenenfalls der Verlust der Oldtimer-Zulassung, da gewisse Kriterien nicht mehr erfüllt werden. Das Reverse Engineering wirkt dieser Ersatzteil-Schwierigkeit entgegen, selbst dann, wenn keine Zeichnungen oder 3D-Modelle zur Rekonstruktion mehr vorliegen. Dafür erstellt das zeit- und kostensparende Verfahren präzise CAD-Datensätze, die zur Fertigung von Prototypen genutzt werden. Somit wird die Ersatzteillücke geschlossen.

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3D-Scanner bildet Bauteil exakt ab

Im Gegensatz zur Vorgehensweise bei der funktionellen Nachempfindung kommt beim Reverse Engineering ein 3D-Scanner zum Einsatz, um das vorliegende Bauteil exakt abzubilden. Dabei lassen sich auch stark beschädigte oder unvollständige Objekte rekonstruieren. Insbesondere bei Freiformflächen findet die Methode Anwendung. Sie beachtet auch die Interaktionsstellen mit korrespondierenden Elementen, damit Ersatzteil und Fahrzeug nach der Rekonstruktion uneingeschränkt funktionieren. Die Nachkonstruktion eines Zahnrads beispielsweise nimmt nur wenige Stunden Aufwand in Anspruch. Mit ungefähr 45 Minuten umfasst der Scanvorgang dabei die kürzeste Zeitspanne im Gesamtprozess. Dieser kann sowohl optisch als auch taktil vorgenommen werden. Anschließend folgt ein knapp 90-minütiger Konstruktionsvorgang, der neben der Erstellung der CAD-Modelle deren detailgetreue Darstellung umfasst. Zur digitalen Abbildung des Objekts werden diese präzisen Datensätze zeit- und kostensparend in ein Koordinatensystem überführt. Als letzter Schritt steht die Fertigung des Bauteils auf dem Ablaufplan: Diese dauert bei einem Zahnrad rund zwei Stunden. Auch größere Segmente stellen für das Reverse Engineering kein Problem dar, da aufgrund der Flächenrückführung nicht alle Teile digital erfasst werden müssen.

Mobiles System scannt direkt vor Ort

Über ein mobiles System lässt sich das Verfahren auch ohne Standortbindung durchführen. Dies bietet sich dann an, wenn es sich bei den betroffenen Teilen um große Elemente handelt. In diesem Fall findet das Reverse Engineering direkt beim Fahrzeughalter vor Ort statt. Der vielseitige und breite Einsatzbereich verdeutlicht, wie anpassungsfähig das Verfahren ist: Neben Fahrzeugen wird es beispielsweise auch bei Werkzeugmaschinen, Pressen oder bei der Erweiterung beziehungsweise beim Umbau von Anlagen angewandt.

Bei der finalen Fertigung gilt es, die spezifischen Materialeigenschaften des jeweiligen Teils zu betrachten, um eine gute Qualität zu gewährleisten. Bei Originalteilen, die in der Vergangenheit hergestellt wurden und dann zur Nachkonstruktion gegeben werden, kommen moderne Prozesse zum Einsatz. So lassen sich auch geringe Stückzahlen herstellen und gleichzeitig lässt sich der Arbeitsaufwand reduzieren, wenn alternative Verfahren oder die Kombination mehrerer Verfahren Anwendung finden. Zusätzlich können angepasste Fertigungsmethode Kosten einsparen.

CAD-Modell als Basis für Nachkonstruktion

Das hervorgehende CAD-Modell ist die Basis für eine erfolgreiche Nachkonstruktion der entsprechenden Bauteile. Liegt ein Teil nicht in detailgetreuer Form vor, weicht die gefertigte Komponente letztlich von der angestrebten Version ab. Um ein hohes Maß an Qualität und die Interaktionsfähigkeit des Bauteils mit anderen Objekten zu gewährleisten, wird im letzten Schritt ein Soll-Ist-Vergleich anhand des gefertigten Prototyps durchgeführt.

Dabei dienen der erneute 3D-Scan des Prototyps und die anschließende digitale Überführung der Messdaten ins CAD-System zum eingehenden Geometrievergleich zwischen Soll- und Ist-Teil. Anhand dieser Messdaten entsteht ein Erstmusterprüfbericht, der die Toleranzen zwischen Original und Nachbau definiert. Er dient als Nachweis, dass das rekonstruierte Bauteil die vom Fahrzeughalter geforderten und vom Original vorgegebenen Qualitätsanforderungen erfüllt. So lassen sich auch Herstellungstoleranzen und damit eine Verschlechterung der rückgeführten Daten minimieren. Auf dieser Grundlage kann anschließend der Fertigungsprozess abgeschlossen und das Bauteil hergestellt werden – und der Oldtimer fährt wieder. (sh)

* Robert Norrenbrock ist Geschäftsführer der Norrenbrock Technik GmbH & Co. KG

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