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.

3D-Scan einer Dampfturbine

3D-Scan einer Dampfturbine

Gemeinsam mit der n-protec AG haben wir eine Auswertung eines Turbinengehäuses durchgeführt. Auf Basis eines Befundes bei der Revision wurde Entschieden das Gehäuse mit einem 3D-Scanner aufzunehmen. Diese Aufgaben sind perfekt für unsere Creaform-Scanner geeignet, da diese mobil und ohne großen Aufwand auch in schwierigen Situationen beim Kunden eingesetzt werden können. Das Gehäuse in ein Messlabor zu transportieren ist offensichtlich mit größerem Aufwand verbunden.

Turbinengehäuse

Nach dem der 3D-Scan erstellt war, haben wir im Design X die Position der axialen Ringe für Lager und Schaufelträger bestimmt. Diese wurde als 3D-Model erstellt und können somit in der weitern Entwicklung auch im SOLIDWORKS verwendet werden.

Reverse-Engineering von Teilen des Gehäuses

Auf dem nächsten Bild erkennt man dass die roten Ringe gemeinsam mit den 3D-Scandaten in das SOLIDWORs importiert wurden. Dort wurden die Positionen mit den Bemaßungsfunktionen von bemaßt. Bei solchen Themen haben die CAD-Systeme ganz klar die Nase vorne.

Eine weitere Frage war wie Eben die Dichtflächen des Gehäuses sind. Dazu wurde im Design X eine Ebene Fläche erzeugt und gemeinsam mit den Scandaten in das Control X zu Qualitätssicherung übergeben. Auf dem nächsten Bild sieht man anhand der Falschfarben, an welchen Stelle die Dichtfläche von der Ebene Fläche abweicht. Die dunkel blauen Stellen sind Bohrungen. Von Interesse bei der Bewertung sind die Cyan und die Gelben Flachen.

Abweichen der Dichtfläche von der definierten Ebene
3D-Scan Optimierung Randgenauigkeit und Dezimieren

3D-Scan Optimierung Randgenauigkeit und Dezimieren

Bei den 3D-Scanner von Creaform gibt es zwei Parameter, die sich nicht auf den ersten Blick erschließen. Die Hilfe liefert dazu auch wenig erhellendes. Es geht um die Randgenauigkeit und das Dezimieren. Beide Parameter haben eine Einfluss auf die Qualität und die Rechenzeit bei der Erstellung des Netztes. Um der Sache auf den Grund zu gehen habe ich eine Borschablone und ein Gehäuse mit dem HandyScan Black | Elite erfasst.

Optimieren durch Dezimieren

Beim automatischen Dezimieren werden Bereiche mit wenig Details und Krümmung gröber vernetzt als flache Bereichen. Zur Veranschaulichung eine Schreibtischplatte kann ich mit zwei Dreiecken perfekt abbilden. Der positive Effekt vom Dezimieren ist das die Anzahl der Dreiecke drastisch reduziert wird. Ohne großen Qualitätsverlust kann man so ca. 60% der Daten einsparen. Der Nachteil ist, dass es Rechenzeit kostet das Model zu Dezimieren. Bei kleinen Modellen wirkt sich das nicht sehr stark aus bei dem Beispiel hat die Berechnung mit Dezimieren 20 Sekunden gedauert ohne das Dezimieren war die Berechnung in 18 Sekunden fertig. Bei großen Modellen sind die Unterschiede gravierender.

Neben dem VXElements kann man die Modelle auch im Design X reduzieren. Das Design X bietet dabei noch weiter Parameter an, um auf das Ergebnis Einfluß zu nehmen.

In dem Bild seht Ihr dreimal den selben Scan.

  • Blau ohne dezimieren
  • Gelb mit Deszimieren im VXElements
  • Grün mit Dezimieren im Design X

Was man gut erkennen kann, ist das Bereiche mit starker Krümmung mit kleinen Dreiecken Vernetzt werden und Flache Bereiche mit großen Dreiecken vernetzt werden. Wenn man das Resultat vom Design X mit dem VXElements vergleicht, fällt auf dass die Dreiecke im Design X (grün) stärker an den Übergängen ausgerichtet sind. Das hat beim Reverse Engineering bei der Selektion Vorteile. Das ist aber eher marginal.