Häufig bekomme ich Anfragen Bauteile zu scannen, die starke Gebrauchsspuren aufweisen. Die Scandaten können dann nur als Anhaltspunkt für das Reverse-Engineering dienen. Wenn ich Glück habe gibt es von diesen Teil mehr als ein Exemplar. Das ist häufig bei den Turbinenschaufeln der Fall. Als Software für solche Aufgaben nutze ich das Design X für das Reverse Engineering und das Control X für die Qualitätssicherung.
Aber der Reihe nach!
Das Bauteil ist nur einmal vorhanden
Im ersten Schritt wird das Bauteil vor dem scannen genau – mit der Brille – untersucht. Sehr häufig gibt es Bereiche, die nicht so starke Gebrauchsspurenaufweisen. Diese werden dann beim Reverse-Engineering berücksichtig. Ist das nicht der Fall versuche ich vom Kunden weiter Informationen zu erhalten, wie das Gegenstück, das den Verschleiß erzeugt hat aussieht oder Aussehen soll. Meist gelingt es dann ein Design zu erstellen, das schon sehr nahe am Gewünschten Ergebnis liegt. Ist der Prozess mit dem das Teil hergestellt wird sehr teuer, erstelle ich einen 3D-Druck von dem Bauteil und er Kunde kann dann beurteilen, wie gut das Teil für sein Anwendung zu gebrauchen ist.
In diesem Fall ist klar zu erkennen, das die untere Fläche vorne am wenigsten verschlissen ist. Es ist auch sehr wahrscheinlich, dass das Bauteil symmetrisch ist. Bei Reverse Engineering wird bei der Erstellung des Profils nur der Bereich vorne links verwendet. In Abstimmung mit dem Kunden wird noch etwas Material zugegeben und schon ist das Teil fertig! Das Design X bietet auch die Möglichkeit sich an mehreren Stellen, einen Teil der Profillinie erzeugen zu lassen. So können auch sehr stark deformierte und beschädigte Flächenmodelliert werden.
Für meine Kunden stellt sich dann die Frage, wie nahe ist mein Design nun am Original. Für Transparenz sorgt, ein Falschfarbenplot im Control X, der die Abweichung zwischen den Scandaten und der 3D-Model aufzeigt. Damit ist dann in der Regel für den Kunden ersichtlich, wie und wo sich das neue Model vom 3D-Scan unterscheidet.
Zugegeben, das ist ein recht einfaches Bauteil weiter unten findet Ihr weitere Bauteile, die komplexer sind.
Bei der Förderschnecke ist die Auswertung mit dem 2D Schnitt sehr aussagekräftig.
Wenn ihr nach den Kosten für einen 3D-Scanner googelt, werdet ihr nicht fündig. Es werden eine Reihe verschiedene Scanner angezeigt, die im Consumer, Prosumer und Semiprofessionalem Umfeld angesiedelt sind. Das fängt bei wenigen 100€ an und hört bei den Shining und Artec Scannern bei ca. 20’000 Euro auf. Die Preise für professionelle 3D-Scanner werden von den meisten Anbietern nicht offengelegt.
Ihr werdet auch bei mir keine Preislisten finden. Dafür bekommt Ihr drei Fälle aus der Praxis, bei denen ich einen Scanner verkauft habe und was die Kunden für Ihre Lösung bezahlt haben.
Der Vertrieb nervt und will nur verkaufen? Ist sicher manchmal so, die sind natürlich alle provisioniert. Auf der anderen Seite hat der Vertriebler in diesem Umfeld eine große Erfahrung kann euch häufig Lösungen anbieten, die für euch nicht direkt offensichtlich.
Warum ist das so?
Die Frage nach den Kosten ist genauso sinnvoll und schwierig zu beantworten wie die Frage nach dem Preis von einem Auto. Ein Porsche ist teurerer als ein Pritschenwagen. Wenn Ihr aber Sand, Baustoffe und Handwerkzeug transportieren wollt, ist das mit dem Porsche nicht so prickelnd. Umgekehrt macht der Pritschenwagen auf dem Nürburgring auch keine gute Figur. Und wie bei Auto kommen bei dem Scanner noch weiter Kosten wie Wartung, Software, Ausbildung und verschieden Erweiterungen dazu.
Hinzukommt, dass die Scanner im professionellen Umfeld meistens direkt vom Hersteller oder indirekt durch einen Chanel Partner vertreiben werden. Meistens besucht euch ein Vertriebler und zeigt euch, wie Ihr den Scanner in euerem Umfeld am besten einsetzen könnt, und macht euch dann ein Angebot. Ich kennen keinen Fall, bei dem der Kunde direkt ohne Termin bestellt. Ergo macht es für die Hersteller auch keinen Sinn die Preise zu veröffentlichen.
Aber schön wäre es doch schon, zumindest mal die grobe Richtung zu erfahren.
Also Butter bei die Fische!
Im folgenden werde ich verschiedene Anwendungen beschreiben und euch ca. Preise für die Hardware und das Zubehör nennen.
Anwendung 1: Dokumentation von einfachen Bauteilen für eine Maßaufnahme
Treppe
Ihr wollt Bauteile erfassen, die eher größer als ein Meter sind. Dabei wollt Ihr eine Genauigkeit von 1 mm und besser erreichen. Das kann z.B. sein, dass ihr als Schreiner das Aufmaß für eine Trepper ermitteln wollt oder das für große Bauteile eine Verkleidung gefertigt werden soll. Von der Idee benötigt Ihr den Scanner eher für die Erfassung von einem Objekt, an das Ihr etwas anbauen wollt. Sehr gut ist dafür der Creaform Go!Scan SPARK geeignet.
Die Kosten liegen bei ca. 35 T€ für die Hardware. Für Schulung etwas Zubehör – Laptop, Targets, Akku, etc. müsst Ihr nochmal mit ca. 7T€ rechnen. Wenn noch eine Software dazukommt, mit der ihr die Daten für euer CAD System aufbereiten könnt, werden nochmal 6T€ fällig. Für ca. 45T€ bis 50T€ seid Ihr mit so einer Lösung perfekt ausgestattet.
Das ist eine Haufen Geld, der sich aber meistens dadurch rechnet, dass bei der Konstruktion weniger Fehler entstehen und damit der Ausschuss und die Anpassungen auf der Baustelle entfallen.
Anwendung 2: Reverse Engineering und Qualitätssicherung
HD Schaufel
Aus einem vorhandenen komplexen Bauteil soll ein neues Bauteil entwickelt werden. Dabei müsst ihr kleinste Details erfassen und der Messfehler des Scanners sollte möglichst klein ist. Die Bauteilgröße liegt zwischen 50mm und 3000mm. Für diese Aufgaben bietet sich der HandyScan Black an. Die Auflösung reicht mit 0,1mm aus, um kleinste Details sichtbar zu machen und die Genauigkeit liegt mit 0,025mm ±0,035mm/m in einem Bereich der für die meisten Anwendungen ausrechend ist.
Bei diesem Scanner müsst Ihr mit ca. 55T€ für den Scanner rechnen, dann kommen nochmal 20T€ – 30T€ für Schulung, Software und Zubehör zusammen. Dabei ist es Egal, ob Ihr den Scanner für die Qualitätssicherung oder für das Reverse Engineering einsetzen wollt.
Sind die Bauteile, die Ihr vermessen wollt, eher größer als 1500mm und wollt Ihr neben dem Scannen auch noch taktil messen, könnt Ihr für den MetraScan Black ca. 110T€ veranschlagen. Die Genauigkeit und die Auflösung ist bei beiden Scannern Metra und HandyScan identisch. Nur das der MetrasScan ohne oder nur mit wenigen Targets einsatzbereit ist und beim HandyScan Targets vorher geklebt werden müssen. Meistens geht mehr zeit für das kleben und das entfernen der Targets drauf als für das scannen.
Anwendung 3: Automatisierung des Scanprozesse
Wenn Ihr alle Messungen durch einen Roboter durchführen lassen wollt, könnt Ihr für den HandyScan Black und für den MetraScan eine IO Box beschaffen, mit der der Scanner über die Steuerung des Roboters angesteuert wird. Neben dem Scanner benötigt Ihr auch noch einen Roboter und eine Steuerung um den Roboter zu programmieren. Außerdem muss die Auswertung der Daten der Scandaten programmiert werden. Bei einem Industrieroboter kommen noch kosten für die Zelle und die Abnahme hinzu.
Automatisierte Lösungen lohnen sich immer dann, wenn eine große Anzahl von gleichartigen Teilen immer wieder vermessen werden soll. Beispiel die mit bekennt sind: Landing Gear, Drehgestell, CFK Bauteile.
Die Anforderungen bei automatisierten Lösungen sind so unterschiedlich, dass es schwer ist einen Preis zu nennen. Mit den Creaform Scannern kann man da so ab 120T€ eine Lösung anbieten. Je nach Anforderung kann das aber auch deutlich mehr werden.
Sind Messaufgaben sehr einfach, es soll nur ein Profil in einem Walzwerk kontrolliert werden bekommt man Lösungen auch deutlich günstiger. Ist das Profil bei der Messung noch heiß wird auch das wieder teuer.
Alle Anbieter stehen heute im Wettbewerb. Daher könnt Ihr davon ausgehen, dass Ihr für das gleiche Geld auch immer eine vergleichbare Qualität bekommt. Es gibt nicht den Preisbrecher oder die beste Lösung. Ich habe mich für Creaform entschieden, weil die Scanner für meine Anforderung die größte Flexibilität bieten. Mit einem GOM Scanner, oder einem Romer Arm zum Kunden zu fahren und vor Ort alles aufzubauen – viel Spaß. Würde ich nur in meinem eigenen Labor messen, liefern diese Scanner ebenso gute Ergebnisse wie meine Creaform Scanner.
Übersicht 3D-Scanner und 3D-Drucker
Auf der WEB-Seite von Aniwaa findet Ihr eine Übersicht über 3D-Scanner und 3D-Drucker. Teilweise gibt es dort auch Testberichte, die bei der Entscheidung helfen können. Jedem sollte klar sein, dass diese Seite sich über die Hersteller finanziert. Insoweit sind die Tests nicht unabhängig. Ist aber dennoch die Beste Übersicht, die ich zu diesem Thema kenne.
Für das 3D-Scannen, das Reverse Engineering und die Messtechnik könnt Ihr natürlich auch einen Dienstleister beauftragen. Der erledigt alles für euch und liefert die Daten in einem von euch definiertem Format. Der Nachteil bei der Dienstleistung ist, dass die Dienstleister in den seltensten Fällen versteht, was Ihr genau, …ganz genau braucht.
Eine alternative ist es auch sich nach einem Gebrauchten Gerät umzusehen. Die meisten Hersteller können diese vor dem Kauf rezertifizieren und an euch mit Garantie verkaufen.
Einige von meinen Kunden haben zwar einen Scannen und können damit vor Ort die Daten erfassen, haben aber werde Zeit noch Lust sich in die Messtechnik oder das Reverse Engineering einzuarbeiten und beauftragen mich mit der Nachbearbeitung der Scandaten.
Bei diesem Auftrag sollten wir für eine Revision die Geometrie des Saugrohres eines Wasserkraftwerkes mit dem 3D-Scanner bestimmen. Vorab hat mir der Kunden Fotos geschickt, die es klar machten, dass ich neben dem 3D-Scanner noch weiteres Equipment benötigt werden.
Mit dem Deckenkahn lasse ich mich in das Saugrohr ab
Der Industrieklettergurt sorgt für eine bequeme Sicherung
Eine Wathose aus dem Angelshop sorgt dafür, dass ich nicht nass werde
Damit ich mich besser bewegen kann, habe ich einen alten Besen in der Hand, den ich als Paddel und Stock verwenden kann.
In der anderen Hand habe ich meinen Scanner, mit einer Handschlaufe gesichert.
Kann das Funktionieren und wie lange hat diese Aktion gedauert?
Wie in den meisten Fällen hat die Vorbereitung die meiste Zeit in Anspruch genommen. Von der Reinigung des Rohres, über das abtrocknen, bis alle Targets auf dem Rohr geklebt waren sind ca. 3 Stunden vergangen.
Der 3D-Scann war in 30min erledigt.
Sicherheit
In einer solchen Situation benötigt man immer zwei Personen und das schon aus Sicherheitsgründen. Landet man aus nicht vorhergesehenen Gründen im Saugrohr kommt man aus eigener Kraft nicht mehr heraus. Weiterhin wird die zweite Person benötigt, die den Kran zu bedienen und ein Feedback gibt, was sich auf dem Laptop tut. Ich hatte erst überlegt das Handy und den Scanner mit nach untern zu nehme, habe mich dann aber für den Besen entschieden, da mir diese mehr Sicherheit vermittelte. Außerdem ist der Schaden geringen, wenn der Besen ins Wasser fällt.
Das Ergebnis des 3D-Scans
Nach dem 3D-Scan erzeugen wir aus diesen Daten drei Dateien, die an den Kunden übergeben werden. Diese nutzt der Kunde für die weiter Bearbeitung in seinen Systemen.
Die 3D-Scandaten
Diese Daten werden im STL Format ausgerichtet an den Kunden übergeben. Diese STL kann der Kunden entweder in sein CAD-System laden oder mit verschieden kostenfreien Viewern betrachten.
3D-CAD Daten
Aus den Scandaten erstellen wir ein 3D-Modell, dass der Kunden dann entweder in einem neutralen Format wie STEP, Parasolid, IGES oder ACIS bekommt. Alternativ können wir die CAD Daten auch nativ mit Feature Tree an den Kunden übergeben.
Qualitätssicherung
Damit es einfacher ist die Qualität der Daten zu beurteilen erhält der Kunde noch einen 3D-Qualitätsbericht an dem er erkennen kann an welchen Stellen die Scandaten von den modellierten CAD abweichen.
