Digitalisierung von Sandgussformen

Digitalisierung von Sandgussformen

Scanning with a View

Sandgussformen werden mit Hilfe von Holzformen erstellt. Diese Formen aufzubewahren, erfordert eine Menge Platz und ein System, mit dem man diese im Lager wiederfinden kann. Durch Umwelteinflüsse können sich die Holzformen verziehen. Beim Ein- und Aus- Lagern kommt es immer wieder zu kleinen Beschädigungen, bei denen sehr häufig der Anguss oder kleine Passstifte abbrechen.

Digitalisierung der Holzformen

Formkern aus Holz

Diese Formen haben wir mit unserem mobilen 3D-Scannern, Creaform HandyScan Black | Elite und MetraScan 750 | Elite erfasst. Für den Kunden hat das den Vorteil, dass wir die Scans direkt im Lager erstellen können und keine aufwändigen Ein- und Auslagerungen notwendig sind oder die Formen erst an einen anderen Standort verbracht werden müssen. Wie auf dem Foto zu erkennen ist, ist es durch die dynamische Referenzierung der Creaform Scanner möglich einen Paletten Stapel als „Messtisch“ zu verwenden. Nach dem Scan werden die Scandaten werden bereinigt, topologische Fehler werden berichtigt und die Daten werden sinnvoll im Koordinatensystem ausgerichtet. Für die einfachere Auffindbarkeit wird ein Foto und ein Screenshot in einer PowerPoint Datei abgelegt.

Dokumentation der Daten im PowerPoint

Die Zaugg AG in Eggiwil

Die Zaugg AG Eggiwil stellt für den Weltmarkt große Schneeräummaschinen her. Die größten Maschinen räumen bis zu 8000t Schnee pro Stunde.

Für diese Maschinen muss die Ersatzteilversorgung über Jahrzehnte sichergestellt werden. Eine besondere Herausforderung stellen dabei die großen Holzformen, die für den Sandguss benötigt werden, da. Teilweise sind die Fertigungsunterlagen noch am Reisbrett mit Tuschestift oder mit einem 2D-CAD System erstellt worden.

Das hat zur Folge, dass die Formen in einem Lager aufbewahrt werden müssen und je nach alter immer seltener zum Einsatz kommen.

Unser Auftrag die Digitalisierung der Formkerne

Die SCAN IT 3D GmbH wurde beauftragt die Formen mit einem 3D-Scanner zu digitalisieren. Dazu wurden alle Formen gesäubert, um etwaige Verschmutzung durch den Formsand zu entfernen. Dann wurde von jeder Form ein Foto und ein 3D-Scann erstellt. Alle Formen wurden mit Foto und Screenshot der Scandaten in einer PowerPoint Datei dokumentier. So können die Formen schnell und sicher aufgefunden werden.

Die Formen können nun ohne Risiko entsorgt werden. Soll eine Form wieder hergestellt werden, kann man diese direkt, auf Basis der Scandaten, auf einer Holzfräse herstellen. Bei komplexen Formen wird es vorkommen, dass man diese mittels Reverse-Engineerings erneut als 3D-CAD Modell neu aufbauen muss.

Bei diesem Projekt wurden 560 Formen digitalisiert.

Wann macht diese Vorgehen Sinn?

Durch das Digitalisieren ergeben sich eine Reihe von Vorteilen und Kosteneinsparungen.

  • Digital nehme die Daten keinen Platz in Anspruch. Ist der Lagerplatz begrenzt oder teuer ist die Digitalisierung eine sehr gute Option
  • Die Auffindbarkeit ist mit Digitalen Daten, die ggf. auch in einem PLM oder DMS System gespeichert werden können viel höher
  • Die Alterung und der Verzug der Formen durch Umwelteinflüsse kann so ausgeschlossen werden
  • Änderungen an den Formen können Digital einfacher vorgenommen werden

Offensichtlich kein Sinn macht die Digitalisierung dann, wenn die Formen bereits in einem 3D-CAD System vorliegen.

Zeit Kosten und Qualität

Für eine Abschätzung von Zeit, Kosten und Qualität ist es notwendig im Detail den Lagerbestand in Augenschein zu nehmen. Zeitlich kann man grob mit 3 bis 7 Formen pro Stunde rechnen. Für das Aufbereiten der Daten bereinigen, ausrichten, Foto und Screenshot in PowerPoint Dokumentieren kommt nochmal die selbe Zeit dazu. Damit kommt man auf Kosten von im Schnitt 40€ bis 100€ pro Form. Bei der Qualität können die Scans mit einer Auflösung von 0,1mm bis 5mm erstellt werden. Die Genauigkeit liegt dabei deutlich unter 0,1mm.

3D-Scan für die Elektrifizierung eines Delorean

3D-Scan für die Elektrifizierung eines Delorean

Vorbereitung 3D-Scan

Die Manufaktur Marton GmbH in Küssnach am Rigi stellt sich der Herausforderung Oldtimer mit einem Elektro Antrieb auszurüsten.

Das Konzept, den Charm eines alten Autos, mit einem modernen elektrischen Antrieb zu verbinden hat eine Reihe von Vorteilen. Der Umbau mit einem Wartungsarmen elektroantrieb ist einfacher im Unterhalt und man muss sich auf der Fahrt nicht anschreien, um was zu verstehen. Und offensichtlich erzeugt der Elektronatrieb weniger emissionen als der original Motor.

Wie das original nur besser!

Im Fall des Delorean kommt natürlich noch dazu, dass der Wagen durch den Film „Zurück in die Zukunft“ seinen Cult Status durch die Elektrifizierung noch steigern kann. Der Flux Compenstor mit seinen benötigen 1,21 GW kann dabei leider nicht aus der geplanten Batterie versorgt werden.

Auf der WEB Seite der Manufaktur Marton GmbH findet Ihr weiter spannende Projekte!

Manufaktur Marton GmbH

Anforderungen an den 3D-Scan

Um einen Umbau zu realisieren, muss in den Bauraum des bestehenden Chassis der neue Antrieb und das Batteriepaket untergebracht werden. Dabei sind die Punkte, an denen die Last eingeleitet werden kann und die Punkte, an denen der Antrieb auf die Räder wirkt durch das alte Verbrennungsmotor Konzept vorgegeben. Ein Chassis besteht dabei aus einer Stahl-Blechkonstruktion, die in alle Richtungen verläuft. Zur korrekten Bestimmung der Anschuss-Punkte wurde das Chassis mit unserem HandyScan Black | Elite aufgenommen. Die Lagerpunkte wurden mittels Design X aus den Scandaten Reverse-Engineered. Um Punkte und Winkel zu erfassen, unter denen die Antriebswelle auf die Räder wirkt wurde der ausgebaute Motor mit dem 3D-Scaner aufgenommen und am CAD System wieder in das gescannte Chassis eingebaut. So wurden wichtige Positionen am Fahrzeug bestimmt werden.

Foto der Lagerpunkte
Foto der Lagerung des Motors

Aus Foto oben und Bild unten erkennt man, dass nur die Lagerpunkte in rot aus dem 3D-Scan konstruiert wurden. Der ganze Rest in blau sind die Daten, die aus dem 3D-Scan ohne weitere Nacharbeiten erstellt wurden.

3D-Scan der Lagerpunkte
3D-Scan der Lagerung

Bei der Batterie ist es ähnlich. Durch die hohe Masse der Batterie muss am Chassis eine Verankerung gefunden werden, die das Gewicht und die dynamischen Kräfte aufnehmen kann. Der 3D-Scann dient im CAD System dazu dem Konstrukteur zu helfen einen geeigneten Raum zu finden, um das Batterie Paket aufzunehmen.

Kosten Nutzen bei Losgröße 1

Bei so individuellen Projekten muss man sich immer die Frage stellen, lohnt sich der Aufwand, wenn man die Daten nur einmal benötigt? Dadurch, dass das Reverse-Engineering auf die Lagerpunkte beschränkt wurde und die Scandaten 1:1 in das CAD System übernommen wurden war der Aufwand doch sehr überschaubar.

Das Video zeigt eine kurze Sequenz des Scans im vorderen Bereich.

Ausrichten

Ausrichten von 3D-Scandaten im SOLIDWORKS

Für die weitere Verarbeitung der Scandaten in einem CAD-System ist es notwendig diese in einem sinnvollen Koordinatensystem auszurichten. Bei den Creaform Scannern könnt ihr diesen Schritt sehr einfach direkt in der Software VXElements, die mit dem Scanner mitgeliefert wird, erledigen. Will man die Scandaten nur für die Systemintegration nutzen kann man diese dann in ein CAD-System laden und weiter Komponenten hinzufügen. Wer die seine Scandaten im SOLIDWORKS ausrichten muß, findet hier eine Anleitung.