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-Modellen Für das Beschichten

3D-Modellen Für das Beschichten

Die Folien sind im Rahmen eines Vortrages für den SCHWEIZERISCHER VEREIN FÜR SCHWEISSTECHNIK SVS am 9.11.21 entstanden.

Sollen komplexe Bauteile mit einem Roboter beschichtet werden gibt es verschiedene Herausforderungen zu lösen:

  1. Für den Roboter muss eine Bahnkurve erzeugt werden
  2. Die Programmierung soll offline erfolgen, damit der Kabine weiter für die Produktion genutzt werden kann
  3. Die Schichtdicke soll auch an komplexen stark gekrümmten Flächen nachgewiesen werden können

Prototypisch beschreiben die Folien die notwendigen Voraussetzungen, die Werkzeuge und den Prozess.

Für weiter Informationen kontaktieren Sie uns per Mail oder Telefon.

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Vermessen der Umspuranlage in Zweisimmen

Vermessen der Umspuranlage in Zweisimmen

Die Anlage in Zweisimmen in der Schweiz

Zweisimmen Metra
3D-Scan der Umspruranlage

Neben dem normalspurigen Streckennetz gibt es in der Schweiz, vor allem in den Alpen, zahlreiche meterspurige Bahnen. Speziell für die GoldenPassLine wurde ein umspurbares Drehgestell für die Spurweiten 1000 mm und 1435 mm entwickelt. Als Besonderheit wird beim Umspuren die Drehgestellgeometrie auch in der Höhe verändert, wodurch die Einstiegshöhe der Wagen an die unterschiedlichen Bahnsteighöhen im Schmalspur- und Normalspurnetz angepasst wird. Die Umspuranlage ist im Bahnhof Zweisimmen eingerichtet und die Züge werden in langsamer Fahrt (15 km/h) beim Ein- und Ausfahren aus dem Bahnhof umgespurt.

Der Auftrag

Falschfarben Bild der Platte

Die Prose AG ist für die Entwicklung und den Aufbau der Anlage in der Schweiz verantwortlich und hat die SCAN IT 3D beauftragt die gesamte Anlage in Zweisimmen mit einem 3D-Scanner zu erfassen. Ein Scan der unter freiem Himmel durchgeführt wird, ist immer besonderen Risiken verbunden. Wenn es regnet oder schneit kann der Scan nicht durchgeführt werden. Wir haben uns entschieden in der Nacht zu scannen, da die Strecke direkt in Ost-West Richtung verläuft und die Sonne das scannen ansonsten behindert hätte. Für die Erfassung haben wir den Creaform MetraScan Elite eingesetzt. Zum ersten mal seit wir diesen Scanner einsetzten, war es notwendig, den Scanner während der Messung mehrfach neu zu kalibrieren. Die Ursache dafür lag ein in den stark fallenden Temperaturen vom frühen Abend bis tief in die Nacht. Zur Vorbereitung wurde die Anlage mit ca. 150 magnetischen Targets ausgestattet, an denen sich der Scanner orientiert hat. Für den Scan haben wir 10 Stunden mit zwei Personen benötigt.

Die Auswertung

Bei der Aufnahme haben wir ca. 30Mio Messpunkte erzeugt. Mit einer so großen Anzahl von Messungen ist es möglich eine Aussage über die gesamte Anlage zu treffen. Weiterhin kann diese Messung zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden, um festzustellen, wie sich die Anlage über die Zeit verändert hat.

Anschließend haben wir die Scandaten mit den CAD Daten der Konstruktion, die uns von der PROSE AG übergeben wurden, verglichen. Bei dem Vergleich haben wir nach Zeichnungsvorgabe die Toleranzen ermittelt und mit der Vorgabe verglichen. Für die Beurteilung der gesamten Anlagen haben wir die Abweichungen in Form von Falschfarbenbildern bereitgestellt.

In den Schnitten, in denen die Maßtoleranzen ermittelt wurden, haben wir zur Kontrolle und zum besseren Verständnis die Abweichungen mit Hilfe von Wisker-Linien dargestellt. Die Wisker-Linien überzeichnen die Abweichung um einen definierten Faktor, so dass man sehr schnell zu einem klaren Verständnis kommt.

Die größten Herausforderungen

Im Rückblick gab es drei Punkte, die eine besondere Herausforderung darstellten.

Die Anzahl der Einzelteile im CAD Model der PROSE AG

Für die Konstruktion der Anlage ist es notwendig alle Details und Einzelteile als 3D-Körper zu modellieren. Viele der modellierten Einzelteile haben wir für die Vermessung nicht benötigt. Mit Hilfe von SOLIDWORKS wurden die verdeckten Teile und alles was kleiner als eine Schaube war aus dem Model gelöscht. Durch diese Reduzierung haben wir sichergestellt, dass die Auswertungen mit einer guten Performance im Control X erstellt wurden.

Die Ausrichtung der Scandaten an die CAD Modelle

Bei der Konstruktion ist man von einer perfekt Ebenen und geraden Anlage ausgegangen. Bei der gesamten Länge von ca. 40m ist das im Gleisbett nicht einzuhalten. Die zweigeteilte Umspurplatte, die auf einer Beton Platte verlegt wurde, passte extrem gut zu den CAD Daten. Den Bereich der im Gleisbett verlegt war haben wir in kleinere Abschnitte zerlegt und einzeln an den CAD Daten ausgerichtet.

Die Temperaturabsenkung in der Nacht

Den Scann haben wir spät im Herbst durchgeführt, währen der Nacht sind die Temperaturen stark gefallen. Das führte dazu, dass der Scanner und der Kamerabalken mehrfach neu kalibriert werden mussten. Eigentlich ist das keine große Sache, nur kann die Kalibrierung nicht im Gleisbett durchgeführt werden. Das Equipment muss mit allen Anschlüssen und Kabeln wieder auf den Bahnsteig getragen werden.

Mit sinkender Temperatur nahm auch die Kondensation an den Geräten so stark zu, dass wir entschieden haben abzubrechen und einen kleinen Teil der noch nicht erfasst war zu einem späteren Zeitpunkt aufzunehmen. Der fehlende Teil wurde schließlich eine Woche später aufgenommen und konnte ohne Probleme an die bestehenden Scans angepasst werden.

Lessons Learned

…und das auf einer WEB-Seite: Es ist wichtig aus Fehler zu lernen und die Erkenntnisse auch anderen zugänglich zu machen. Wenn man Neuland Betritt geht man immer ein Risiko ein. Wir würden bei einem Objekt dieser Größe in jedem Fall noch ein zweites Messystem einsetzen um den gesamt Fehler besser abschätzen zu können und wir würden ca. alle 2 Meter ein kalibriertes Endmaß mit dem Scanner erfassen, um die lokale Genauigkeit gewährleisten zu können.

Profil Gleis

Wird ein Objekt dieser Größe vermessen, würde wir heute zusätzlich den Einsatz eines Lasertrackers empfehlen. Nur mit zwei Systemen, die unabhängig arbeiten können Abweichungen sicher einer Ursache zugeordnete werden.

Weiterhin hätte der Einsatz einer Photogrammmetrie den Gesamtfehler, der beim Scannen entstanden ist nochmal deutlich kleiner Ausfallen lassen.

Weiterhin ist das Profil der Schienen, die Lauffläche ist ballig, die Seiten sind abgeschrägt für eine Vermessung nicht trivial.

Die Notwendigkeit die Daten in kleiner Abschnitte zu unterteilen und diese separat an den CAD Daten auszurichten hat für einen sehr großen Aufwand gesorgt.

Video Umspuranlage