Reverse Engineering
Mit dem Einsatz moderner 3D Scanner und Reverse Engineering Software können physische Objekte effizient und präzise in CAD-Modelle überführt werden. Dies eröffnet vielfältige Möglichkeiten zur Optimierung bestehender Bauteile oder Konstruktion von Anbauteilen und ermöglicht den Vergleich eigener Bauteile gegen den Wettbewerb. 3D Scanner sind ein unverzichtbares Werkzeug im Reverse Engineering Workflow. Sie ermöglichen eine schnelle und präzise Erfassung von Bauteilen jeder Größe und Komplexität. Durch ihre intuitive Handhabung und den geringen Schulungsaufwand tragen moderne 3D Scanner maßgeblich dazu bei, die Effizienz in Konstruktions- und Entwicklungsprozessen zu steigern.
Passende 3D Scanner
ZEISS T-SCAN hawk 2
Auflösung
ab 0,05 mm
Genauigkeit
bis 0,02 mm
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ab 0,05 mm
Genauigkeit
bis 0,02 mm
ZEISS ATOS Q
Auflösung
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Auflösung
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Auflösung
ab 0,04 mm
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Auflösung
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Genauigkeit
bis 0,01 mm
Auflösung
ab 0,04 mm
Genauigkeit
bis 0,01 mm
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Auflösung
ab 0,2 mm
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Auflösung
ab 0,2 mm
Genauigkeit
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Auflösung
ab 3 mm
Genauigkeit
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Auflösung
ab 3 mm
Genauigkeit
bis 1,9 mm
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Auflösung
ab 0,02 mm
Genauigkeit
bis 0,02 mm
Auflösung
ab 0,02 mm
Genauigkeit
bis 0,02 mm
Artec Spider II
Auflösung
ab 0,05 mm
Genauigkeit
bis 0,05 mm
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bis 0,05 mm
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bis 0,1 mm
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Unverzichtbar in einer modernen CAD-Umgebung
Getrieben durch die zunehmende Bedeutung von Schnelligkeit und Flexibilität in Konstruktion und Entwicklung hat sich Reverse Engineering als Schlüsseltechnologie einer moderen CAD Umgebung etabliert. Von der Nachbildung fehlender Teile in der Automobilindustrie bis hin zur Rekonstruktion komplexer Komponenten in der Luft- und Raumfahrt ist die Umwandlung von Bauteilen in CAD Daten von enormer Bedeutung. Durch die Integration von 3D Scantechnologie und fortschrittlicher Software in den CAD-Workflow können Unternehmen ihre Design- und Produktionsprozesse erheblich verbessern, wodurch sie wettbewerbsfähig bleiben und innovative Produkte schneller auf den Markt bringen können.
So setzen unsere Kunden 3D Scanner für Reverse Engineering ein
Reverse Engineering wird heute in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen eingesetzt, wobei es eine Gemeinsamkeit gibt: Es existiert jeweils ein physisches Bauteil, für das keine CAD-Daten vorliegen.
Digitalisierung von Altbauteilen ohne CAD Daten
Zu fehlenden CAD Daten kommt es häufig bei Altbauteilen. Die Kombination eines 3D Scanners mit Reverse Engineering Software ermöglicht es, solche Bauteile exakt zu rekonstruieren und herzustellen. Im Vergleich zu einer Neukonstruktion beschleunigt und vereinfacht dieser Ansatz die Herstellung von Ersatzteilen erheblich.
Erfassung von Störgeometrien für die Konstruktion
Bei Einzelanfertigungen im Maschinen- und Anlagenbau sowie in Forschungs- und Entwicklungsprozessen sind oft nicht alle Komponenten eines Systems im CAD hinterlegt. Mit 3D-Scannern und Reverse Engineering Software können solche Störgeometrien einfach erfasst, rückgeführt und in die CAD-Baugruppen integriert werden.
Konstruktion von Anbauteilen
Der Reverse Engineering Prozess ist ideal, um neue Bauteile an vorhandene Geometrien anzupassen, für die keine CAD-Daten existieren. Das Bauteil wird gescannt, rückgeführt und das Anbauteil kann direkt auf dieser Geometrie konstruiert werden. In Kombination mit 3D Druck ist dies z.B. im Vorrichtungsbau eingesetzt.
Digitalisierung von Clay-Modellen
Mit einem 3D-Scanner und Reverse Engineering Software lassen sich Clay-Modelle von Anbauteilen oder komplette Fahrzeuge in CAD Software überführen. Dort werden die Modelle weiter optimiert und für die Produktion vorbereitet.
Benchmarking von Wettbewerbsprodukten
Reverse Engineering ist ein wesentlicher Bestandteil des Benchmarkings in der modernen Produktentwicklung. Es wird verwendet, um Konkurrenzprodukte detailliert zu analysieren und mittels Simulationstools mit eigenen Produkten zu vergleichen. Dadurch werden Leistungslücken identifiziert und der Wettbewerbsvorteil gesichert.
Digitalisierung und Optimierung von Werkzeugen
Werkzeuge ohne vorhandene CAD-Daten können mittels Reverse Engineering digitalisiert werden. Dies erleichtert die Herstellung und Optimierung alter Werkzeuge und vereinfacht die Werkzeugkorrektur erheblich.
Das Ergebnis des Reverse Engineering Prozesses
Es gibt grundsätzlich zwei Ansätze, CAD-Modelle aus 3D Scandaten zu generieren: die automatische Oberflächenerstellung und die parametrische Rückführung. Ein Autosurface-Modell wird direkt aus dem 3D Scan durch die Erzeugung von NURBS-Oberflächen abgeleitet und bildet die äußere Geometrie des gescannten Objekts exakt ab. Das parametrische Modell basiert auf einer detaillierten Rekonstruktion, wobei die ursprünglichen Konstruktionsprinzipien des Bauteils berücksichtigt werden.
Die Unterschiede zwischen automatischer Oberflächenerstellung und parametrischer Rückführung
Der passende Reverse Engineering Ansatz hängt von mehreren Faktoren ab: Der Notwendigkeit, die Daten nachträglich zu verändern, dem verfügbaren Zeitrahmen für die Bearbeitung und der Komplexität des Bauteils. Anhängig davon kann eine automatische Oberflächenerstellung, eine parametrische Rückführung oder eine Kombination beider Methoden am besten geeignet sein.
Autosurface Funktion
Die Autosurface-Funktion ermöglicht es, Bauteile mit wenigen Klicks in CAD-Modelle umzuwandeln. In diesem vollautomatisierten Prozess generiert die Reverse Engineering Software NURBS-Oberflächen direkt aus dem Polygonnetz des 3D-Scans, wobei alle geometrischen Feinheiten des Originals so genau wie möglich nachgebildet werden.
Parametrische Rückführung
Bei einer parametrischen Rückführung wird das Bauteil unter Berücksichtigung der ursprünglichen Konstruktionsabsichten am 3D Scan nachmodelliert. Der Aufbau eines Bauteils erfolgt mit Hilfe von Konstruktionsbefehlen, die Anwender oft bereits aus einer CAD Software kennen. Die Software erkennt geometrische Bereiche am 3D-Scan, die als Grundlage für Konstruktionselemente wie Skizzen, Körper und Ebenen dienen.
Exakte Nachbildung des Bauteils
Das Ziel bei der automatischen Oberflächenerstellung ist eine möglichst geringe Abweichung von Polygonnetz zu CAD Oberfläche. Dabei werden auch Merkmale abgebildet, die durch das verwendete Fertigungsverfahren verursacht wurden und nicht Teil der ursprünglichen Konstruktion sind. Ein Beispiel dafür sind Auswerfermarken bei Spritzgussteilen oder Unebenheiten, die durch Wärmeverzug entstehen.
Wiederherstellung der Konstruktionsabsicht
Da fertigungsbedingte Merkmale bei der Rückführung vernachlässigt und Ebenen sowie Körper an das Polygonnetz angepasst werden, weicht das resultierende CAD-Modell stärker vom 3D Scan ab. Scharfe Kanten, die vom 3D Scanner möglicherweise abgerundet erfasst wurden, können präzise erstellt werden. Dies gilt auch für Bohrungen und Hinterschneidungen. Das Ziel ist oft, die ursprüngliche Konstruktionsabsicht des Bauteils wiederherzustellen.
NURBS-Oberflächenmodell
Ein automatisch generiertes Oberflächenmodell besteht aus einer großen Anzahl an NURBS-Flächen. Dies führt dazu, dass die Datei vergleichsweise groß ist. Automatische Oberflächenerstellung wird häufig verwendet, wenn schnelle Ergebnisse benötigt oder die genaue geometrische Form wichtiger ist als die Modifikation der Konstruktion. Das Modell kann in neutrale CAD Formate wie STEP, IGES und X_T exportiert werden. Nachträgliche Anpassungen am CAD-Modell sind kaum möglich.
Parametrisches CAD Modell
Das resultierende CAD Modell ist vollständig parametrisch aufgebaut, wie es Anwender von CAD-Programmen gewohnt sind. Es kann mit Modellbaum in alle gängigen CAD Systeme exportiert und dort bearbeitet werden. Die Parametrische Rückführung ist ideal für technische und mechanische Komponenten, bei denen die Erhaltung der originalen Konstruktionsparameter für die Herstellung oder Weiterentwicklung benötigt werden.
Nahtlose Integration in Ihr vorhandenes CAD-Programm
Für die Weiterverarbeitung von CAD Daten aus Reverse Engineering Software gibt es zwei Möglichkeiten: Sowohl parametrische als auch automatisch generierte CAD Modelle können als neutrale CAD Formate exportiert und in jede beliebige CAD Software importiert werden. Für parametrische CAD Modelle besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Daten mit Konstruktionshistorie über eine direkte Schnittstelle in die gängigsten CAD-Anwendungen zu übertragen. Nach Abschluss des Prozesses kann das CAD Modell in der CAD Software vollständig bearbeitet werden.
Der Reverse Engineering Workflow zum Autosurface CAD Modell
Die Umwandlung vom 3D Scan zum Autosurface CAD Modell erfolgt mit wenigen Klicks. Der Nutzer erfasst das Bauteil mit einem 3D Scanner, legt die gewünschte Orientierung zum Koordinatensystem fest und nutzt dann die Reverse Engineering Software für die Umwandlung in NURBS-Flächen.
Datenerfassung mit einem 3D Scanner
Abhängig von der Bauteilgröße und den Mobilitätsanforderungen wird das Bauteil mit einem handgeführten oder stationären 3D Scanner erfasst. Ein moderner 3D Scanner ist in kürzester Zeit einsatzbereit und bietet eine einfache Handhabung, sodass nach minimaler Schulung eine effiziente Nutzung möglich ist.
Ausrichtung zum Koordinatensystem
Nach der Datenaufnahme liegt der 3D Scan zufällig im Raum. Für den sauberen Aufbau einer Konstruktion muss der 3D Scan sinnvoll zum Koordinatensystem ausgerichtet werden. Mit Hilfe der Geometrieregionen werden die Achsen und der Koordinatenursprung über Ebenennormale oder Zylinderachsen definiert.
Umwandlung in NURBS-Flächen
Die Reverse Engineering Software wandelt den 3D Scan mit möglichst geringer Abweichung in NURBS-Flächen um. Die Algorithmen der unterschiedlichen Softwareprogramme sind unterschiedlich ausgefeilt, sodass die passende Software von der Bauteilkomplexität abhängt.
Export als STEP oder IGES
Das CAD Modell wird in einem neutralen CAD Format exportiert und kann dann in jede beliebige CAD Software importiert werden.
Der Reverse Engineering Workflow zum parametrischen CAD Modell
Der Workflow der parametrischen Rückführung ähnelt stark dem herkömmlichen CAD-Konstruktionsprozess. Der wesentliche Unterschied liegt in speziellen Funktionen der Reverse Engineering Software, die eine scan-basierte Modellierung ermöglichen.
Datenerfassung mit einem 3D Scanner
Abhängig von der Bauteilgröße und den Mobilitätsanforderungen wird das Bauteil mit einem handgeführten oder stationären 3D Scanner erfasst. Ein moderner 3D Scanner ist in kürzester Zeit einsatzbereit und bietet eine einfache Handhabung, sodass nach minimaler Schulung eine effiziente Nutzung möglich ist.
Unterteilung des 3D Scans in Geometrie Regionen
Für die Ausrichtung des 3D Scans zum Koordinatensystem und die anschließenden scan-basierten Konstruktion wird das Polygonnetz in Regelgeometrieregionen unterteilt. Auf Basis dieser Regionen können Ebenen und Körper an das Polygonnetz angepasst werden.
Ausrichtung zum Koordinatensystem
Nach der Datenaufnahme liegt der 3D Scan zufällig im Raum. Für den sauberen Aufbau einer Konstruktion muss der 3D Scan sinnvoll zum Koordinatensystem ausgerichtet werden. Mit Hilfe der Geometrieregionen werden die Achsen und der Koordinatenursprung über Ebenennormale oder Zylinderachsen definiert.
Konturskizze aus Silhouette erstellen
In den meisten Fällen beginnt eine Rückführung genau wie eine normale CAD Konstruktion mit einem Grundkörper. Dafür bietet Reverse Engineering Software spezielle Funktionen zur Extraktion von Skizzen aus der Silhouette von Teilbereichen oder des ganzen Bauteils.
Grundkörper extrudieren
Durch Extrusion der extrahierten Skizze entsteht der Grundkörper. Dieser stellt die Basis für den weiteren Aufbau des CAD Modells dar.
Features am Scan modellieren
Mit Hilfe von CAD Konstruktionsbefehlen wird das CAD Modell schrittweise aufgebaut. Die Reverse Engineering Software bietet dafür spezielle Funktionen zur Modellierung am 3D Scan wie die Anpassung von Flächen, Einpassung von Achsen oder Extraktion von Skizzen. Der 3D Scan dient so für jede Operation als Referenz und erleichtert die Rekonstruktion entscheidend.
Live Transfer mit Historie in CAD Software
Mit der Funktion Live Transfer wird die Konstruktionshistorie über eine direkte Schnittstelle zum CAD Programm übertragen. Die Konstruktionsbefehle werden dabei Schritt für Schritt in der CAD Software repliziert. Nach Abschluss des Prozesses steht in der CAD Software das gesamte CAD Modell mit Konstruktionshistorie zur Verfügung.
Reverse Engineering nach Term Anwendungen
Häufige Fragen
Bei diesem Prozess wird ein physisches Objekt mit einem 3D-Scanner erfasst. Der Scanner erstellt eine digitale Punktwolke oder ein Mesh-Modell, das die Oberfläche des Objekts detailgetreu abbildet. Diese Daten können dann in ein CAD-Programm importiert und weiterbearbeitet werden.
Die Dauer des Prozesses variiert je nach Größe und Komplexität des Objekts, der Qualität des Scans und der erforderlichen Nachbearbeitung. Es kann von wenigen Stunden bis zu mehreren Tagen reichen.
Herausforderungen können bei sehr kleinen, transparenten oder glänzenden Objekten auftreten, da diese schwieriger zu scannen sind. Allerdings gibt es hierfür Lösungen wie z.B. Dessktopscanner für genau diese kleinen Objekte oder Mattierungssprays für glänzende und transparente Oberflächen. Zudem erfordert die Nachbearbeitung der Scandaten Fachwissen und Erfahrung.
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