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Virtuelles Ersatzteillager mit optischer 3D Digitalisierung

Das massive Bauteil diente über 30 Jahre als Drahteinzug in einer Anlage für die Schraubenproduktion. Diverse Geometrien waren stark verschlissen, so das Radien ineinander lagen und das Nachvollziehen der ursprünglichen Form erschwerten. Im ersten Schritt musste das Bauteil von allen Fremdstoffen wie Fetten und Spähnen befreit werden. Für die anschließende optische 3D Digitalisierung wurden reflektierende und dunkle Oberflächen mit einem Mattierungsspary besprüht. Zur Vermessung komplexer Objekte werden abschließend Referenzmarken auf das Objekt aufgebracht. Somit ist das Bauteil für eine qualitativ hochwertige Digitalisierung vorbereitet.

Ersatzteilbeschaffung für alte Maschinen

Fräsen mit 3D Scandaten

Vielfach besteht die Anforderung direkt aus den Messdaten gleichwertige Ersatzteile, Formen, Ziehstempel oder auch maßstäblich skalierte Modelle herzustellen. In diesem Fall kann direkt auf Basis der Dreiecknetze in unterschiedlichen Materialien gefräst werden. Dazu werden Schäden wie Risse und Verschleiß aus dem polygonisierten Netz entfernt. Die Oberflächen der Netzstruktur werden soweit wie möglich idealisiert um eine gute Fräsbarkeit zu erreichen.  Die gängigen CAM-Systeme erstellen Fräsbahnen, in denen die Bauteile im Dreiachsbetrieb in unterschiedlichen Aufspannungen gefräst werden. Das Fräsergebniss erreicht jedoch nicht ganz die Qualität des Fräsens mit Volumendaten, so das teilweise noch eine manuelle Nacharbeit erforderlich sein kann. Für Anwendungsfälle bei denen tangentenstätige Flächen erreicht werden sollen ist die Rekonstruktionen in ein Volumenmodell notwendig.

Netzstruktur – Polygonisiertes Dreiecksnetz

Idealisiertes Dreiecksnetz

STL Datei für CAM System aufbereitet

Fräsen mit rekonstruierten Volumendaten

Aufgrund der Bauteilgröße und der geforderten Genauigkeit von 0,05mm entschieden wir uns für eine optische 3D Digitalisierung mittels Streifenlichtprojektion. Mit einem Messvolumen von 170 x 130 mm² konnten alle relevanten Geometrien mit relativ wenigen Einzelaufnahmen aufgenommen werden. Dabei kam uns zu Gute das auch die innenliegenden Flächen vom Streifenlicht schnell erfasst werden konnten. Über die aufgebrachten Referenzmarken errechnet das Messystem die Koordinaten und definiert somit das Objektkoordinatensystem in den einzelnen Objektbereichen. Durch die Auflösung von 12 Megapixeln erhielten wir extrem detaillierte STL Daten und konnten die geforderte Genauigkeit problemlos erreichen. Zur Positionsbestimmung wurden Schrauben in die Gewindebohrungen gedreht und zusammen mit dem Bauteil digitalisiert. Die Zylinderflächen der Schrauben dienen in der Software als Referenz zur Bestimmung der Lochmitte.

Werkzeugbruch

3D Digitalisierung

Rekonstruierte CAD Daten

Soll-Ist-Vergleich an Bruchstelle

3D Scan Musterdaten einer Turbine - Innenansicht
Beispieldaten

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