3D-Scanning

3D-Scannen von tiefen Bohrungen

3D-Scannen von tiefen Bohrungen

ThomasMihatsch

Wenn Ihr sehr tiefe Bohrungen scannen wollt, wird euch das nur gelingen, wenn Ihr das gut vorbereitet. Wer ein genügend großes Budget hat, der kann einen Computer Thomographen dafür einsetzten. In der Schweiz arbeite ich mit der MessX in Rorsch zusammen.

Wo ist das Problem?

Jeder 3D-Scanner hat zumindest eine Kammera, die eine Laserlinie beobachtet. Zwischen der Achse der Laserlinie und der optischen Achse der Kamera ist ein Winkel. Je weiter ein Punkt auf der Laserlinie von der Mitte des Kammerassessors entfernt ist, desto weiter ist der Punkt entfernt.

Prinzipdarstellung eines Lasertriangulationssensors. Der Laserstrahl wird auf das Messobjekt projiziert. Das Objektiv bildet den Lichtfleck auf den CCD- oder PSD-Sensor ab. Eine Verschiebung des Objekts führt auch zu einer Verschiebung des Bildes auf dem Sensor.
Quelle Wikimedia Georg Wiora (Dr. Schorsch)

Aus dem Bild erkennt Ihr das Problem. Das Laser kann natürlich bis auf den Grund der Bohrung eine Linie projizieren. Da aber die Kamera gegenüber dem Laser geneigt ist, sieht die Kamera dann nicht mehr bis auf den Boden, oder umgekehert.

Wer das im Detail nachlesen will findet bei der Hochschule Darmstadt ein Projekt, bei dem ein Ultimaker zu einem 3D-Scanner umgebaut wird.

Wie lösen wir das Problem?

Abformen

Mein Favorit ist eine Abformmasse der Firma Plastiform. Die wird genau für diesen Zweck hergestellt und hat eine sehr hohe Maßhaltigkeit. Die Firma stellt verschieden Produkte her, die für verschieden Einsatzzwecke geeignet sind, unter anderem könnt Ihr damit auch eine Oberfläche abformen und dann im Labor die Rauheit ermitteln.

Wie das genau funktioniert und welche Produkte es gibt, könnt Ihr auf deren Webseite nachlesen.

Abfrommasse
3D-Scan

Zersägen

Dekupiersäge

Bei Kunststoffteilen, gehe ich auch gerne den harten Weg und säge das Teil auseinander. Wenn man dabei geschickt vorgeht ist das eine sehr einfache und kostengünstige alternative.

Wenn Ihr ein gutes Ergebnis erzielen wollt, geht Ihr in diesen Schritten vor:

  1. Das Teil wird mir dem Scanner erfasst
  2. Ihr zersägt das Teil
  3. Die Einzelteile werden wieder gescannt
  4. In dem Design X werden an allen Sägeschnitten 3 bis 10 Reihen der Dreiecke gelöscht. Das macht das Design X selbständig
  5. Dann werden alle Scans an dem ersten Scan ausgerichtet
  6. Alle Scans werden zu einem Scan verschmolzen

und schon habt Ihr ein perfekten Scan einer tiefen Bohrung mit allen Details.

Extra eine Säge kaufen?

Preisfrage: Was denkst Du kostet mehr der Koffer von Plastiform oder eine Säge? Wenn Du schon so fragst…

Design X Update 2020

Design X Update 2020

ThomasMihatsch

Zu den neuen Funktionen von Design X 2020 findet Ihr hier die Videos, die die wichtigsten Funktionen erklären.

Wenn Ihr eine Online oder Präsenzschulung für das Design X benötigt, meldet Ihr euch bitte bei mir.

Separieren von Netzen

Mit dieser Funktion können Ihr einfach Netze auftrennen und in einzelne Netze zerlegen, wenn diese entweder getrennt sind oder topologisch getrennt sind. Ich setze das häufig ein, wenn ich mehrere Teile auf einem Drehteller gemeinsam gescannt habe und diese dann für das Reverse Engineering in Einzelteile zerlegen muss.

Exact Surfacing

Wollt Ihr ein Reverse Engineering von einem Gussteil erstellen, müsst Ihr darauf achten, dass die Funktionsflächen auch als Ebenen- oder Zylinder- Flächen erstellt werden, die eine definierte Lage oder einen definierten Durchmesser haben.

Exact Surfacing mit 3D Kurven steuern

In folgendem Video seht Ihr, wie ihr mit 3D-Kurven steuern könnt, welche Bereiche des Bauteils mit den Oberflächen Patches modelliert werden.

Exact Surfacing mit Netz Regionen steuern

In folgendem Video seht Ihr, wie man die Patches mit den Regionen steuern könnt. Bitte auch den Effekt beim smooth boundaries achten!

Abwickeln und Aufwickeln

In der neun Version ist die Funktion zum Auf- und Ab- Wickeln von Netzen hinzugekommen. Damit könnt Ihr eine Scan von einem Zylinder oder Konus in die Ebenen Abwickeln und in der Ebenen Skizzen anlegen.

Abwicklung von einem Zahnrad für die Zahstange

Abwicklung Reifen

In diesem Video seht Ihr, wie ein Reifen abgewickelt wird. Im zweiter Schritt wird gezeigt, wie die Zylinderfläche abgewickelt wird und gleichzeitig das Reifenprofil in die Ebenen projiziert wird. Achtung für die Skizze dürft Ihr nur Bögen verwenden.

Abwickeln Scan und Aufwickeln 2D-Kurve auf das Netz

Prozessoptimierung

Ausgleich von Fertigungstoleranzen

ThomasMihatsch

Ausgangslage

Für die Pharmaindustrie werden Mischbehälter in verschiedenen Größen gefertigt. Dabei werden Edelstahl-Profile zu einem Rahmen zusammen geschweißt. In diesen Rahmen sind die Mischbehälter eingeschweißt. Die Trichter werden mit der Anlage über die Flansche angeschlossen. Damit das Gewicht der Trichter nicht auf dem Flansch liegt, liegt der Rahmen in einer Aufnahme.

Anforderung und Ziel

Eine Kundenforderung war es, keine beweglichen Teile zur Justage der Position des Rahmens zu verwenden. Damit müssen Rahmen, Maschine und Flansch perfekt aufeinander ausgerichtet sein.

Eine Herausforderung bestand schon im Ausmessen der Mischbehälter. An der Stelle, an der der Abstand zwischen dem Flansch und dem Rahmen bestimmt werden muss, befindet sich kein fixer Punkt von dem Aus gemessen werden kann.

Die Behälter wurden mit unserem Creaform Metrascan aufgenommen und im Control X mit den CAD Daten verglichen.

Im Prinzip hat man nun zwei Möglichkeiten.

  1. Es wird der Flansch so angepasst, dass er auch zu dem krummen Rahmen passt.
  2. Es wird der Rahmen so  abgeschliffen,  dass er zu dem krummen Flansch passt.

Fall -1 Flansch anpassen

Wenn wir den Flansch anpassen wollen, wird eine Auswertung im Control X erstellt, bei der wir die Ausrichtung der Scandaten zu den CAD Daten so wählen, dass der Auflagepunkt auf dem Rahmen als erste Referenz gewählt wird.

Die blauen Flächen werden benutzt, um die gescannten Daten so eng wie möglich an diese Flachen „anzusaugen“.

Schaut man sich nun die Auswertung der Daten auf dem Flansch an, kann man eine Dichtung 3D Drucken, die genau diese Toleranzen aufnimmt. Diese Korrektur verursacht die geringsten Kosten und man geht dem Risiko aus dem Wege, das System nachhaltig zu beschädigen. Alternativ kann auch der Flansch wieder abgetrennt werden und es wird eine Vorrichtung gedruckt / angefertigt und eingemessen, mir der man den neuen Flansch vor dem Schweissen richtig einpasst. Dafür kann man auch die HandyProbe verwenden.

Im nachfolgen Bild erkennt man, an welchen Stellen der Rahmen trotz der Ausrichtung vom Model abweicht. Bei der Grösse des Rahmens und einer Abweichung 0.2mm ist das ein sinnvoller Ansatz.

Fall-2 Der Rahmen wird angepasst

Im zweiten Fall wird die Ausrichtung nun so geändert, dass die Auflagefläche des Flansches die höchste Priorität hat. Damit bekommen wir die Information, wie der Rahmen angepasst werden muss, damit alles bündig passt. Es ist wieder die blaue Fläche, auf die mit hoher Priorität ausgerichtet wird.

Nachdem beide Auswertungen durchgeführt wurden ist auch klar, mit welchem Verfahren der Bauteil noch gerettet werden kann. Will man den Rahmen abschleifen, muss man ca. 4mm an einigen Stellen abtragen. Das wird zu einem Problem, wenn die Wanddicke nur 2mm beträgt!