3D-Scannen für die Metrologie
Zuweilen haben herkömmliche KMGs Schwierigkeiten, Objekte schnell und nichtinvasiv zu messen, insbesondere wenn die Objekte Löcher oder spröde Oberflächen aufweisen. Glücklicherweise ist das 3D-Scannen technisch mittlerweile so weit, dass derartige Probleme mittlerweile mit immer besser werdenden Scannern und einer verbesserten Softwarefunktionalität überwunden werden können. Insgesamt kann 3D-Technologie daher in Inspektions-Anwendungen immer mehr mit KMG-Systemen konkurrieren.
Was ist 3D-Messtechnik?
In der Welt der Fertigung ist Qualität das A und O. Wenn es darum geht, zu prüfen, ob Teile und Komponenten den Anforderungen entsprechen, ermitteln die Hersteller reale Maße im Vergleich zu ihren ursprünglichen Entwürfen. Der Prozess der Fehlersuche ist einer von vielen, die sich auf Technologien stützen, die oft als 3D-Messtechnik bezeichnet werden. Aber was genau ist damit gemeint?
Der Begriff kann allgemein für jede Methode verwendet werden, bei der präzise 3D-Messungen der Oberflächen eines Teils durchgeführt werden können. Vor der Einführung automatisierter Werkzeuge wurden solche Analysen in der Regel manuell – mit Instrumenten wie Mikrometern und Höhenmessgeräten – durchgeführt. In jüngerer Zeit setzten sich Koordinatenmessmaschinen (KMG) durch. Diese Systeme wurden entwickelt, um den Ablauf zu beschleunigen und zu rationalisieren. Diese Geräte können mit taktilen oder optischen Sensoren ausgestattet werden. Diese tasten die Oberfläche eines Objekts ab und erfassen dabei die relevanten Merkmale.
Schlüsselpunkt
KMGs waren bisher der Industriestandard für die 3D-Messtechnik, doch 3D-Scanner stellen ihre Vormachtstellung mittlerweile in Frage.
KMG, die Teile mit einer Genauigkeit im Submikrometerbereich messen können, werden nach wie vor in anspruchsvollen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt oder der Automobilindustrie eingesetzt. Es stellt sich also die Frage: Was bieten 3D-Scanner für die Messtechnik, was nicht bereits von KMGs geboten wird?
Zunächst sind KMGs sind nicht ohne ihre Nachteile. Viele KMGs verwenden schaltende Messtaster, die jede Oberfläche berühren müssen, um ein Teil zu prüfen. Wenn Sie schwierige Oberflächen oder Produkte mit schwer zugänglichen Bereichen scannen müssen, kann dies zu einem Hindernis für die Genauigkeit werden, da verdeckte Details später per Software hinzugefügt werden müssen. Die Notwendigkeit, Teile zu berühren, erhöht auch das Risiko, sie zu beschädigen, und es ist nicht ungewöhnlich, dass KMGs Kratzer oder Schrammen verursachen.
Andere Herausforderungen wie Erschwinglichkeit und Platzmangel müssen bei der Installation von KMGs ebenfalls berücksichtigt werden. Die Maschinen haben nicht nur hohe Anschaffungskosten (manchmal bis zu 250.000 $), sondern erfordern auch eine Belüftung und schwingungsdämpfende Ausstattung. Wenn man all diese Kosten sowie die Ausgaben für die Schulung von Ingenieuren im Umgang mit solch fortschrittlicher Technologie berücksichtigt, wird klar, dass die Einführung von KMGs nicht gerade billig ist.
Und dann ist da noch die Vorlaufzeit. Die begrenzte Reihweite der KMG-Sensorspitzen bedeutet, dass sie nur so viele Daten in einem Durchgang erfassen können. Dies kann die Messung großer, komplexer Strukturen für die Maschinenbediener zu einer echten Herausforderung machen. Ein Team des British Museum musste beispielsweise dringend über 400 Gipsabdrücke von antiken Maya-Monumenten erfassen. Mit KMG-Maschinen hätte es über eine Stunde gedauert, jeden Abguss zu digitalisieren, doch mit Artec Eva konnten sie die Spezialisten stattdessen alles in einem Ablauf, der jemals weniger als zehn Minuten dauerte, 3D-scannen.
Es sind diese Unzulänglichkeiten in Bezug auf Geschwindigkeit, Kosten und Genauigkeit, die das 3D-Scannen im Bereich der 3D-Messtechnik zunehmend zu einer attraktiven Alternative zu KMGs machen. Im folgenden Artikel geben wir einen tiefen Einblick in die verschiedenen Arten von 3D-Scannern für die Messtechnik, einschließlich ihrer jeweiligen Vorteile, Nachteile und Anwendungen.
Arten von 3D-Scannern für die Metrologie
Es mag offensichtlich erscheinen, aber drei der ersten Dinge, die Sie vor der Anschaffung eines 3D-Scanners für die Messtechnik bedenken müssen, sind: „Wie groß ist das Objekt, das ich scannen möchte? Wie komplex sind seine Merkmale? Und wie genau muss ich sie erfassen?“
Stationäre 3D-Scanner
Möchten Sie kleine, komplizierte Objekte effizient digitalisieren? Dann könnten stationäre Vermessungssysteme die beste Wahl sein. Diese leistungsstarken und dennoch kompakten Geräte wurden für die genaue Erstellung von Modellen im Mikromaßstab entwickelt und sind in der Lage, selbst kleinste Oberflächendetails zu erfassen.
Im Idealfall sind diese Komponenten jedoch kleiner als eine Faust, da alles, was viel größer ist, wahrscheinlich die Kapazität eines stationären Systems übersteigt. Vor diesem Hintergrund eignen sich kompakte 3D-Scanner ideal für die Erfassung winziger, komplexer Komponenten, und sie können sogar solche mit reflektierenden Oberflächen vermessen. Solche Geräte werden häufig für das Reverse Engineering oder die Qualitätsprüfung komplizierter Industrieteile wie Lager, Laufräder und Ventile eingesetzt, unabhängig davon, ob diese im Kunststoffspritzguss oder 3D-Druck entstehen sollen.
Stationäre 3D-Scanner finden auch in anderen Bereichen Anwendung, wie etwa bei der Digitalisierung von kleinen Schmuckstücken und zahntechnischen Teilen, so dass die Anwender keineswegs auf industrielle Anwendungen beschränkt sind.
Handgeführte 3D-Scanner
Sind Sie auf der Suche nach einer tragbaren messtechnischen 3D-Scanlösung, die ohne Einschränkungen und mit echter Bewegungsfreiheit eingesetzt werden kann? Dann sind tragbare 3D-Messgeräte vielleicht das Richtige für Sie. Diese Scanner ermöglichen den Nutzern, in kürzester Zeit mittlere bis große Objekte zu scannen. Wenn der 3D-Scanner kabellos ist, bringt das eine noch größere Beweglichkeit, was das Scannen schwieriger Oberflächen und von Objekten mit komplexen Merkmalen natürlich erleichtert.
Die Niedrigschwelligkeit ist ein weiterer Faktor, der handgeführte 3D-Scanner zu einer attraktiven Alternative zu sperrigen, teuren KMGs macht. In den meisten Fällen sind 3D-Scanner billiger in der Anschaffung und einfacher in der Anwendung. Bei Artec Leo können Sie zudem die integrierte Farb- und 3D-Kamera nutzen, um den entstehenden Scan in Echtzeit auf dem Display zu verfolgen. Die Einführung von handgeführten Weißlicht-3D-Scannern bedeutet, dass Sie sich von den Einschränkungen durch verbundene Kabel befreien und Objekte mit einer noch nie dagewesenen Freiheit erfassen können.
Diejenigen, die in der industriellen Fertigung arbeiten, können auch den Prozess des handgeführten 3D-Scannens automatisieren, um Anwendungen für die Teileprüfung zu nutzen. Die entsprechenden Geräte können in der Regel an Roboterarmen montiert werden. Diese wiederum lassen sich mit KI so steuern, dass die Teilechargen unter Verwendung des idealen Scanpfads gemessen werden können, was Vorteile bei der Erfassungsgeschwindigkeit und -genauigkeit mit sich bringt. Darüber hinaus wird mit der Minimierung der menschlichen Eingaben auch das Potenzial für Fehler minimiert. Folglich kann die Automatisierung des 3D-Scannens Ihnen helfen, eine gleichbleibende Produktqualität zu erreichen.
Schlüsselpunkt
Handgeführte 3D-Scanner sind in der Regel gute Allrounder, wenn es um Geschwindigkeit, Genauigkeit und Maßstab geht. Außerdem haben sie oft die niedrigsten Einstiegskosten, was sie zur einer der beliebtesten Option macht!
Robotergestützte 3D-Scanner
Nun kommen wir zu roboterarmgestützten Scanlösungen. Obwohl es sich hierbei nicht um einen eigenständigen Typ von 3D-Laserscannern handelt, stellen solche Systeme dennoch eine interessante Möglichkeit dar, die Anwendung der Technologie zu automatisieren. Einer der Hauptvorteile des roboterarmgestützten Scannens besteht darin, dass weniger menschliche Interaktion bei der 3D-Messtechnik erforderlich ist, so dass sich die Gefahr, dass Produkte falsch gemessen werden, verringert. Beim Einsatz in Produktionslinien sind solche Lösungen auch besonders gut für Multitasking geeignet, indem sie Daten erfassen und gleichzeitig die Qualität der Teile analysieren.
3D-Scanner an Roboterarmen bieten daher eine potenzielle Lösung für die Engpässe, wie sie bei der Qualitätssicherung mit hohem Durchsatz mit herkömmlichen KMGs auftreten können. Die Befestigung von 3D-Messtechnik an einer festen Basis schränkt sie jedoch auf den Betrieb in einem vorgegebenen Bereich ein. Daher erfordern die Aufbauten eine umfangreiche Vorausplanung und sind daher für Anwendungsfälle, bei denen Flexibilität grundlegend ist, nicht zu empfehlen.
3D-Scanner mit fester Position
Mit bestimmten 3D-Laserscannern ist es jetzt möglich, Objekte in wahrhaft epischem Ausmaß zu scannen: von Offshore-Windturbinen über ganze Gebäude bis hin zu weitläufigen Außenanlagen.
Für solche Zwecke wenden sich viele LIDAR-3D-Messgeräten (Light Detection and Ranging) zu – und das aus gutem Grund. Diese 3D-Scanner sind für den Einsatz an einem festen Standort konzipiert. Sie können montiert werden und scannen dann selbstständig, ohne dass sie zusätzlich gesteuert werden müssen.
Bei kleineren Objekten sind jedoch handgeführte Geräte oft besser geeignet sind. Außerdem ist die Einstiegshürde für die LIDAR-Geräte recht hoch, vor allem wenn es um die tatsächliche Nutzung der Daten geht. Daher ist es ratsam, sich vor der Einführung ein gewisses Fachwissen anzueignen.
Es gibt auch Lösungen mit strukturiertem Licht und Infrarotscanner, die auf Teleskopstativen befestigt werden können. Diese können zwar so eingerichtet werden, dass sie Daten aus verschiedenen Höhen und Entfernungen erfassen können, doch aufgrund ihrer feststehenden Position bieten sie nicht die Manövrierfähigkeit, die gerade tragbare Geräte zu so attraktiven Erfassungsinstrumenten macht.
Schlüsselpunkt
Vor der Anschaffung eines messtechnischen 3D-Scanners sollten Sie sich Gedanken über Größe und Maßstab machen: Wie groß ist Ihr Zielobjekt, und wie viele davon wollen Sie scannen?
Wenn Sie auf der Suche nach einer Alternative zu den oben beschriebenen 3D-Scanlösungen sind, sollten Sie die Photogrammetrie in Betracht ziehen. Systeme wie das Artec Metrology Kit ermöglichen es, mit einer unglaublichen Genauigkeit von bis zu 2 Mikrometern zu messen und Aufgaben der Qualitätsprüfung und Verformungsanalyse mit minimalen Fehlern zu erledigen. In der Praxis bedeutet dies, dass man etwa die geometrischen Veränderungen von Bauteilen wie Fahrzeugteilen und Lagertanks mit hoher Genauigkeit messen und ihre Materialverformung unter Belastung analysieren kann.
Das Kit ist zwar eigenständig einsetzbar, kann aber auch in umfassendere industrielle Arbeitsabläufe integriert oder als Referenzwerkzeug verwendet werden, um eine noch höhere Genauigkeit beim 3D-Scannen über größere Entfernungen zu erzielen. Artec Studio verfügt sogar über ein Metrologie-Kit-Plug-in, mit dem die Benutzer den gesamten Photogrammetrie- und 3D-Scan-Ablauf in einem Rutsch durchführen können.
Die besten messtechnische 3D-Scanner im Jahr 2023
Damit haben wir die verschiedenen Kategorien von 3D-Scannern für die Metrologie (grob) umrissen. Aber für welches Modell sollten Sie sich nun entscheiden? Lassen Sie uns einige der Vorteile unserer neuesten Lösungen 3D-Messtechnik durchgehen.
Artec Ray II
Mit Artec Ray II, dem 3D-Scanner mit der größten Reichweite von Artec 3D, können Objekte mit hoher Präzision aus einer Entfernung von bis zu 130 Metern erfasst werden. Ray II kann nicht nur gestochen scharfe, detailreiche und genaue Scans erstellen, sondern dies auch mit einer Geschwindigkeit von bis zu zwei Millionen Punkten pro Sekunde tun. In der Praxis bedeutet dies, dass die Nutzer verschiedenste Objekte – von Propellerblättern bis hin zu ganzen Fabriken – schneller digitalisieren oder messen können und so den Zeitaufwand für die Datenerfassung stark verringern.
Die enorme Geschwindigkeit von Ray II wird durch sein visuelles Trägheitssystem (VIS) ergänzt, das mit Hilfe von Feature-Tracking und fortschrittlichen Algorithmen intuitiv in jedem 3D-Raum navigiert und Scans voraberfasst. Auf dem eingebauten Display des Geräts können die Nutzer den Scan-Fortschritt in Echtzeit verfolgen, wobei die im Sichtfeld erfassten Daten automatisch registriert werden. Dadurch verringert sich das Risiko, dass sie Stellen, das sie möglicherweise übersehen haben, später noch einmal scannen müssen.
Auf Wunsch kann Artec Ray II auch über ein Tablet oder Smartphone bedient werden, so dass der Scanner auch aus der Ferne eingesetzt werden kann. Wenn Sie etwa das Äußere eines Schiffes scannen, können Sie das Gerät hoch über dem Schiff montieren und vom Boden aus bedienen, ohne sich noch um die Verlegung von Kabeln zu einem PC-Monitor kümmern zu müssen.
Artec Micro
Am anderen Ende der Skala steht Artec Micro. Mit diesem ultrahochpräzisen Gerät können Objekte mit einer Genauigkeit von bis zu 10 Mikrometern gescannt werden. Dieser Scanner eignet sich perfekt für Reverse Engineering oder die Qualitätsprüfung kleiner Objekte mit kompliziertem Details – man denke nur an winzige industrielle Halterungen, Zahnräder und Kugellager. Auf Wunsch können auch feine Schmuckstücke und Dentalmodelle erfasst werden. Das vollautomatische Gerät ist kompakt genug, um auf einen durchschnittlich großen Schreibtisch zu passen, und lässt sich problemlos in bestehende Arbeitsbereiche integrieren.
Schlüsselpunkt
Ob klein oder groß ist die Auswahl an 3D-Scannern mittlerweile so groß, dass Sie genau die Lösung wählen können, die Ihren Anforderungen entspricht.
Artec Space Spider
Man könnte sagen, dass der tragbare, mit Blaulicht-Technologie ausgestattete Artec Space Spider dem Artec Micro insofern ähnelt, als dass er für präzises 3D-Scannen entwickelt wurde, wobei aufgrund seiner Mobilität ein noch breiteres Anwendungsspektrum abdeckt. So kann Space Spider Objekte erfassen, die für den Micro zu sperrig sind, während er dank seiner Blaulicht-Technologie auch feine Details mit einer beeindruckenden Auflösung von nur 0,1 mm erfassen kann.
Space Spider eignet sich ideal für die Erfassung kleiner Bereiche von größeren Industrieobjekten. Mit diesem hochauflösenden 3D-Scanner können Sie auch Teile mit komplexen Geometrien, scharfen Kanten und feinen Rundungen mühelos darstellen, was Space Spider als Lösung für 3D-Messtechnik wirklich auszeichnet.
Artec Metrologie-Kit
Eine weitere Option für die Erfassung hochpräziser Scans und die Durchführung von industriellen Messungen ist das Artec Metrologie-Kit. Dieses System basiert auf optischer Photogrammetrie und nicht auf 3D-Scannen mit strukturiertem Licht. Es kann Objekte mit einer hervorragenden Einzelpunktmessgenauigkeit von bis zu zwei Mikrometern erfassen. In Verbindung mit der umfassenden Softwarekompatibilität des Kits eignet sich diese Lösung daher ideal für Verformungsanalysen und die Prüfung großer Objekte wie Turbinenschaufeln oder Flugzeugteile mit messtechnischer Präzision.
Schlüsselpunkt
3D-Scannen kann neben der Photogrammetrie eingesetzt werden, um große Objekte mit noch größerer Genauigkeit zu messen.
Obwohl das System als eigenständige Lösung verwendet werden kann, kann es auch als Referenzierungswerkzeug für tragbare 3D-Scanner eingesetzt werden. Auf diese Weise wird die Erfassungsgenauigkeit über die Entfernung verbessert, insbesondere beim Scannen großer Objekte. In der Tat können Nutzer von Photogrammetrie- und 3D-Scanning-Lösungen von Artec eine 14-fach höhere Genauigkeit über 15 Meter erreichen. Die Vorteile solcher Konfigurationen werden noch bedeutender, je größer die gescannten Objekte sind.
Wie wählt man einen 3D-Scanner für die Vermessungen aus?
Wie Sie sehen können, gibt es viele verschiedene 3D-Scanner für messtechnische Anwendungen. Hier stellt sich zwangsläufig die Frage: Welchen sollten Sie wählen? Es gibt keine pauschale Antwort für Photogrammetrie, strukturiertes Licht oder Laserscanning, daher sind mehrere Aspekte zu berücksichtigen, bevor Sie sich für eine Technologie entscheiden.
Genauigkeit
In unserer obigen Auflistung der besten 3D-Scanner für messtechnische Aufgaben im Jahr 2023 haben wir uns vor allem auf Lösungen mit extrem hoher Genauigkeit konzentriert. Das haben wir aus gutem Grund getan, denn die Erfassung von Datenpunkten für jedes wichtige Merkmal eines Objekts ist für eine effektive Messung von entscheidender Bedeutung.
Wie können Sie diesen Faktor nun bei der Auswahl Ihres Scanners berücksichtigen? Nun, die meisten Geräte werden mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern beworben. In Wirklichkeit gibt diese Zahl an, wie nah der Scanner an die tatsächlichen Maße eines Objekts herankommen kann. Natürlich variiert die Genauigkeit von Modell zu Modell, doch es ist allgemein anerkannt, dass eine Einzel-Scan-Genauigkeit (im Gegensatz zu einer volumetrischen Genauigkeit) von 0,1 mm oder weniger erforderlich ist, um ein Objekt effektiv zu messen oder digitale Doppelgänger zu erstellen.
Bei der 3D-Messtechnik gilt: Je größer der Fehlerbereich, desto weniger effektiv ist ein Gerät. Bei Anwendungen wie der Inspektion von Teilen ist die Datenintegrität von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass sie in Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Produktentwurf hergestellt wurden.
Auflösung
Wenn Sie die Anschaffung eines Scanners für 3D-Messtechnik erwägen, müssen Sie auch berücksichtigen, wie viele Details Sie erfassen möchten. Das Scannen komplexer Komponenten, die von dunklen oder reflektierenden Oberflächen bedeckt sind, von Löchern durchzogen sind oder tiefe Vertiefungen aufweisen, wird immer schwieriger sein als das Scannen weniger komplexer Objekte. Doch können Sie sich das Leben leichter machen, indem Sie prüfen, ob der Scanner, den Sie kaufen, bestimmte Spezifikationen erfüllt.
Eine der wichtigsten davon ist die 3D-Auflösung. Dieser Begriff beschreibt nicht die Auflösung der Scan-Abbildungen selbst, sondern den Mindestabstand zwischen zwei Punkten auf den resultierenden 3D-Polygonnetzen. Wer vollfarbige Texturen erfassen will, muss auch auf die „Bits pro Pixel“ eines Geräts achten. Je höher der BPP-Wert, desto besser ist die Farbaufnahmefähigkeit.
Größe
Es mag offensichtlich klingen, aber potenzielle Anwender von 3D-Scans müssen sich zunächst überlegen, wie groß ein Objekt ist, das sie digitalisieren oder messen möchten. Mit handgeführten Geräten können Sie zum Beispiel eine Vielzahl von mittelgroßen bis großen Objekten erfassen. Bei Artec 3D ist die Flexibilität einer der Gründe, warum unser kabelloser, vielseitiger Artec Leo weiterhin so beliebt ist. Wenn Sie jedoch im Mikromaßstab scannen oder extrem große Objekte wie Flugzeuge oder Strukturen wie Gebäude erfassen möchten, sind andere Geräte möglicherweise besser geeignet.
Woran können Sie also die Kapazität eines 3D-Scanners erkennen? Nun, der Arbeitsabstand eines Geräts sagt Ihnen, wie nah Sie an ein bestimmtes Objekt herankommen müssen, um es zu erfassen. Ob dieser Wert hoch oder niedrig sein muss, hängt (zumindest bis zu einem gewissen Grad) von Ihrer Zielanwendung ab. Wenn Sie Landschaften oder Infrastrukturen aus der Ferne erfassen wollen, ist das LIDAR-Laserscanning mit großer Reichweite wahrscheinlich die beste Option. Wenn Sie hingegen in engeren, beengten Räumen arbeiten, ist ein Handscanner mit einem kurzen Arbeitsabstand die bessere Wahl.
Geschwindigkeit
Je nach Anwendung ist es möglich, sowohl kleine Teile in hohen Stückzahlen als auch kleine Mengen von größeren Bauteilen zu scannen. Gehen wir nun auf die Faktoren ein, die zu berücksichtigen sind, wenn 3D-Scans zur Qualitätssicherung in Bereichen mit hohem Durchsatz, wie etwa bei Produktionslinien, eingesetzt werden sollen.
Eine von mehreren Größen, die es beim Messen abzuwägen gilt, ist die Geschwindigkeit der Datenerfassung eines Geräts. Sie wird oft in Punkten pro Sekunde gemessen. Je höher diese Zahl ist, desto schneller kann das Gerät Datenpunkte auf der Oberfläche eines Objekts erfassen.
Das Sichtfeld Ihres 3D-Scanners, d. h. der maximale Bereich, den er aus einer bestimmten Entfernung erfassen kann, kann sich auch auf die Geschwindigkeit auswirken, mit der Sie scannen können. Der präzisionsoptimierte Space Spider ist beispielsweise in der Lage, einen Bereich von 180 × 140 mm zu scannen, während Artec Leo eine größere Reichweite von 838 × 488 mm hat. Das bedeutet, dass beide zwar Objekte der gleichen Gesamtgröße erfassen können, Space Spider dafür aber länger braucht als Artec Leo.
Auch andere Faktoren wie die Nutzerfreundlichkeit können sich auf den Durchsatz auswirken, denn je länger die Einarbeitung in einen 3D-Scanner dauert, desto weniger produktiv werden die Benutzer sein. Mit einem flexiblen, handgeführten Gerät ist es auch einfacher, Hindernisse zwischen Ihnen und dem zu messenden Objekt zu umgehen.
Mobilität
Zu guter Letzt lohnt sich die Frage: Brauche ich einen montierten oder einen tragbaren 3D-Scanner? Während ersterer eher für 3D-Scans in großen Mengen oder für die Erfassung großer Objekte (z. B. große Flugzeugteile und Fabriken) geeignet ist, ist letzterer vielseitiger anwendbar.
Theoretisch bieten selbst preisgünstigere handgeführte Geräte eine Bewegungsfreiheit, die es den Anwendern ermöglicht, ein Zielobjekt aus jedem erdenklichen Winkel zu erfassen. Allerdings sind solche Geräte in der Regel mit Kabeln ausgestattet, was die Möglichkeiten in der Praxis einschränkt. Die Benutzer solcher 3D-Scanner müssen daher das Vorhandensein Steckdose sowie den Standort des zu erfassenden Objekts berücksichtigen.
Stellen Sie sich einmal vor, wie es wäre, wenn Sie das Innere eines Fahrzeugs in einem Montagewerk scannen wollten: Wäre das Kabel dann in der Lage, sich um Sitze und andere Hindernisse im Innenraum zu wickeln?
Für 3D-Messtechnik geeignete Scanner wie Leo müssen sich solchen Problemen allerdings gar nicht erst stellen, da sie völlig kabellos sind. Dank des in Leo integrierten Bildschirms können sich die Nutzer auf die Erfassung aller richtigen Datenpunkte konzentrieren, ohne ständig auf einen externen Monitor blicken zu müssen, um zu sehen, wie sie vorankommen.
Wo wird die 3D-Messtechnik eingesetzt?
Qualitätssicherung
Eine der wichtigsten Anwendungen der 3D-Messtechnik ist die Teileprüfung. In der Industrie nutzen Hersteller die Technologie, um zu überprüfen, ob die Endkomponenten wie geplant funktionieren können. Dieser Prozess ist nicht nur für die Gewährleistung der Produktqualität (und der Kundenzufriedenheit, wenn das Produkt für den Verkauf bestimmt ist), sondern auch für die Vermeidung kostspieliger Fertigungsfehler von entscheidender Bedeutung.
In streng regulierten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt müssen Bauteile oft strenge Kriterien in Bezug auf Hitzebelastung, Gewicht und chemische Beständigkeit erfüllen. Infolgedessen stellen Unstimmigkeiten hier schnell ein potenzielles Ausfallrisiko dar. Mit 3D-Scans können Sie dies verhindern, indem Sie sicherstellen, dass die Teile gemäß den Spezifikationen hergestellt werden.
Reverse Engineerin
Mithilfe der mit 3D-Messtechnik gewonnenen Messdaten ist es auch möglich, die Parameter eines Bauteils nachzuentwickeln, zu digitalisieren und zu optimieren, um seine Leistung zu verbessern. Eine Digitalisierung kann besonders praktisch sein, wenn es um die Beschaffung von Altteilen geht, da diese, sobald sie nicht mehr hergestellt werden, selten oder teuer werden und in einigen Fällen sogar ganz verschwinden können. Anstatt alte Geräte aus dem Verkehr zu ziehen, bietet das 3D-Scannen den Herstellern eine Möglichkeit, sie kostengünstig zu reparieren und zu erhalten.
Sie sollten allerdings beachten, dass Teile mit dunklen oder reflektierenden Oberflächen sowie solche mit organischen Formen natürlich schwieriger zu digitalisieren sind. Doch mit Softwarepaketen wie Artec Studio, die eine automatische Ausrichtung von Scans ermöglichen und den Nutzern manuelle und automatische Oberflächenbearbeitungswerkzeuge zur Verfügung stellen, wird es definitiv einfacher, dies zu erreichen.
In anderen Bereichen hilft 3D-Messtechnik Herstellern auch bei der Fehleranalyse. Wenn ein Produkt ständig ausfällt, ist es wahrscheinlich, dass dies auf einen Konstruktionsfehler zurückzuführen ist. Um diese Fehler zu beheben, kann man mit einem 3D-Scanner eine digitale Kopie der betroffenen Konstruktion erstellen, bevor man die fehlerhaften Elemente modifiziert.
Verformungsanalyse
Wie in der Luft- und Raumfahrt sind auch in der Automobilindustrie verschiedene Konstruktionselemente unter Belastung starken Verformungen ausgesetzt. Aus Sicherheitsgründen sind die Automobilhersteller daher verpflichtet, zu analysieren, wie sich ihre Leistung bei fortgesetzter Nutzung verändert. Aber wie schaffen sie es, dies schnell und mit der erforderlichen messtechnischen Präzision zu tun?
Viele nutzen heute 3D-Scans, um zu beurteilen, wie sich Prototypen verhalten werden oder wie sich Teile im Laufe der Zeit durch unterschiedliche Fahrbedingungen verändern. Im Gegensatz zu KMGs kann die Technologie auch spontan eingesetzt werden. Dadurch eignet sie sich besser für die Analyse der Position von Bauteilen wie Schweißbolzen in Autofahrgestellen unmittelbar an laufenden Produktionslinien.
Auf dem Gebiet der forensischen Analyse finden 3D-Scanner regelmäßig Anwendung bei der Rekonstruktion von Verkehrsunfällen. Mit Hilfe 3D-messtechnischer Technologie erstellen Ermittlungsunternehmen wie Origin Forensics beispielsweise full 3D digital twins of car wreckages. Diese können verwendet werden, um die Richtung und das Ausmaß einer Kollision genau zu bestimmen und um festzustellen, ob die Sicherheitseinrichtungen des betroffenen Fahrzeugs wie erwartet funktioniert haben.
Schlussfolgerung
Der Anwendungsbereich der 3D-Messtechnik mag insgesamt recht breitgefächert sein, doch wird klar, dass die Technologie besonders effektiv zur Verbesserung der Produktqualität beiträgt. Dies geschieht in erster Linie durch die Erfassung genauer 3D-Messungen, die es den Herstellern ermöglichen, besser zu verstehen, wie die Endteile funktionieren und warum sie das tun.
In der Praxis ermöglichen diese Informationen den Anwendern von 3D-Scans nicht nur eine schnellere Markteinführung von Produkten, sondern auch das Reverse Engineering von Teilen, die nicht mehr verfügbar sind.
Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Flexibilität machen das 3D-Scannen zu einer attraktiven Alternative zu herkömmlichen Messmethoden wie dem Einsatz von Koordinatenmessgeräten, insbesondere für Inspektionen oder Reverse Engineering.
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