Design X Archive - Seite 3 von 6

3D-Scan einer Dampfturbine

Juli 13, 2021ThomasMihatsch

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.

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

März 25, 2021März 25, 2021ThomasMihatsch

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.

Reverse-Engineering Propeller

März 11, 2021August 20, 2022ThomasMihatsch

Reverse-Engineering – Vorgehen im Design X

Beim Reverse Engineering eines Propellers, wird man sich erstmal mit den Grundzügen den Theorie beschäftigen. Einen guten Einstieg findet Ihr in dem Artikel „Der Propeller, das unverstandenen Wesen“. In diesem Artikel findet Ihr neben der Theorie auch einen Verwies auf ein Applet mit dem Ihr einen Propeller selber entwickeln könnt. Was jedem klar sein muss, der Schwerpunkt und der Drehpunkt müssen an der selben Stelle sein.

Für das Reverse Engineering habe ich das Design X eingesetzt. Damit könnt Ihr sehr komfortabel und schnell die Geometrie entwickeln. Die Herausforderung bei diesem Reverse Engineering ist es zu verhindern, dass beim Loften die Profile unvorhersehbar twisten. Damit das nicht passiert, habe ich zwei Leitlinien an der Leading- und an der Trailing- Edge erstellt.

Die einzelnen Profile auf dem Flügel wurden alle auf einer Ebenen Fläche erstellt. Das erledigt das Design X mit einem Klick. Den Anschluss des Propellers an die Zylindrische Aufnahme erfordert einen anderen Ansatz, das diese Profile nicht mehr Eben ist.

Diese 3D-Profil wird erstellt, indem man einen Zylinder als Fläche konstruiert. In dem Bild ist das die gelbe Fläche. Dann lässt man das Design X die Schnittkurve zwischen dem Netz und der halben Zylinderfläche berechnen. Dieser 3D-Sketch wird dann gemeinsam mit den Ebenen Profilen für den Loft benutzt.

In dem Video findet Ihr exemplarisch das Vorgehen für das Reverse Engineering. Im Anschluss habe ich den Propeller mit meinem Formlabs SLA Drucker gedruckt.

3D-Druck

Ist das Model erstmal vorhanden ist es ein leichtes den Propeller zu Drucken. Ich setze zum Drucken von komplexen Bauteilen einen SLA Drucker von Formlabs ein. Meiner Meinung nach stimmt bei den Formlabs Druckern Preis und Qualität. Zusätzlich erhaltet Ihr für die SLA Drucker eine Reihen von technischen Harzen, mit denen ihr Funktionsteile drucken könnt.

Fertiger Propeller auf meinem Schreibtisch

Mit der Kombination 3D-Scannen, Reverse-Engineering und 3D-Druck könnt Ihr heute viele Bauteile innerhalb von 24h herstellen und das zu einem Preise der vor einigen Jahren noch noch nicht vorstellbar gewesen ist. Für das Drucken benötigt Ihr 20ml Resin benötigt. Je nachdem was für ein Resin eingesetzt wird. kostet der Liter zwischen 160€ und 300€ macht Materialkosten von 5€ für das Bauteil.

Coole Sache ODER?