Von der Idee zum Design 3D-Scanning. Prof. Dr. Ing. Urs Bopp

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1 Von der Idee zum Design 3D-Scanning Prof. Dr. Ing. Urs Bopp

2 Urs Bopp Fachhochschule Nordwestschweiz Hochschule für Technik Institut für Produkt- und Produktionsengineering Dozent für Produktionstechnik seit 1998 Fertigungstechnik Rapid Technologien Akustik Stv. Institutsleiter Stv. Studiengangleiter Maschinenbau 2

3 Institut für Produkt- und Produktionsengineering Produktentwicklung unter Anwendung moderner Technologien Kompetenzbereiche: Simulation und Messung mechanischer Systeme Werkstoffwissenschaften und Bauteilprüfung 3D-Laser Mikromaterialbearbeitung 3D-Objekterfassung (Rapid Technologien) Infrastruktur: ATOS III Triple Scan System TRITOP Photogrammetrie-System Objet EDEN 330 3D-Printer 3

4 Inhalt 1. Einführung 2. Scannverfahren 3. Folgeprozesse 4. Anwendungsbeispiele 4

5 1. Einführung Reverse Engineering (RE) aus realen Modellen digitale Modelle erstellen 3D-Scannen Reverse Engineering aus digitalen Modellen direkt reale Modelle erstellen 3D-Drucken Rapid Prototyping Bilder: FHNW IPPE 5

6 Gründe für Reverse Engineering Vergleich eines Endproduktes mit dem CAD- Urmodell (Soll-Ist-Vergleich) Exakte Kopie (Herstellung) von bestehenden Produkten, die nicht als CAD-Modelle vorliegen Gestalts- oder Funktionsoptimierung von bestehenden Produkten, die nicht als CAD- Modelle vorliegen Erfassen von Design-Geometrien für neue Produktentwicklungen Erfassen nicht elektronisch dokumentierter Geometrien zur Datensicherung Werkstücke für CAx-Technologien nutzbar machen (FEM-Analyse, Simulation, CAM, ) 6

7 2. Scannverfahren Taktile Scanner Optische Scanner Laserscanner Streiflichtprojektion Weisslicht Blaulicht Destructive Scanner Röntgenscanner 7

8 Taktile Scanner Koordinatenmessmaschine Messarm + Genauigkeit + Oberflächen - Messgeschwindigkeit - Zugänglichkeit - Kleine Anz. Messpunkte - Deformiert weiche Materialien Quellen: Zeiss, FARO 8

9 Optische Scanner Laser Scanner Scannprinzip + Messgeschwindigkeit + Grosse Anz. Messpunkte +- Genauigkeit (System abhängig) +- Oberflächen - Zugänglichkeit Quellen: Minolta, Creaform 9

10 Optische Scanner Streiflichtprojektion (Weisslicht) Eigenschaften berührungslose, optische Messmethode hohe Genauigkeit (wenige tausendstel Millimeter) durch eine grosse Anzahl Messpunkte Verfahren Streiflichtprojektion 1 Präzisions-Projektor 2 hochauflösende Kameras Bilder: GOM mbh, FHNW IPPE 10

11 Streiflichtprojektion Messprinzip linkes Bild rechtes Bild Bild: FHNW IPPE Quelle: 11

12 Ganze Objekte Scannen Bild: FHNW IPPE 12

13 Optische Scanner Streiflichtprojektion (Weisslicht) + Messgeschwindigkeit + Grosse Anz. Messpunkte +- Genauigkeit (System abhängig) +- Oberflächen - Zugänglichkeit Quellen: Breuckmann, CogniTens, Shining 3D, David Vision Systems Quelle: 13

14 Optische Scanner Streiflichtprojektion (Blaulicht) + Messgeschwindigkeit + Grosse Anz. Messpunkte +- Genauigkeit (System abhängig) + Oberflächen - Zugänglichkeit Quelle: GOM mbh Quelle: 14

15 Destructive Scanner + Grosse Anzahl Messpunkte + Zugänglichkeit - auch innere Strukturen sichtbar +- Genauigkeit (System abhängig) + Oberflächen - Messgeschwindigkeit - Zerstört das Bauteil Quelle: CGI 3D Scanning Quelle: 15

16 Röntgenscanner Innenformen Lunker + Grosse Anzahl Messpunkte + Zugänglichkeit - auch innere Strukturen sichtbar + Zerstört nicht das Bauteil +- Genauigkeit (immer besser) - Messgeschwindigkeit (Tendenz steigend!) - Kosten Quellen: Nano-Tom, Wenzel, phoenix-xray Quelle: 16

17 Photogrammetrie Messung von Referenzpunkten + Messgeschwindigkeit + Grosse Anz. Messpunkte +- Genauigkeit (System abhängig) + hoch mobil Bilder: GOM mbh, FHNW IPPE Quelle: 17

18 Ganze Objekte nur Scannen Bild: FHNW IPPE 18

19 Ganze Objekte mit Photogrammetrie Bild: FHNW IPPE 19

20 3. Folgeprozesse Ergebnis: Punktewolke Bilder: FHNW IPPE 20

21 Soll-Ist-Vergleich Bild: FHNW IPPE 21

22 Flächenrückführung (nicht parametrisiert) Bild: FHNW IPPE 22

23 Flächenrückführung (parametrisiert) Bild: FHNW IPPE 23

24 4. Anwendungsbeispiele Qualitätssicherung Erfassen von bestehenden Produkten Erfassen von Design-Geometrien Kulturgüterschutz 24

25 Qualitätssicherung 3D-Scanning Quelle: Sulzer Elbar BV 25

26 Erfassen von bestehenden Produkten 3D-Scanning Quelle: Sulzer Elbar BV 26

27 Erfassen von Design-Geometrien Photogrammetrie und 3D-Scanning Nicolas Ivanoffs Rennflugzeug Bilder: FHNW IPPE 27

28 Kulturgüterschutz Sakramentar Heinrichs II Staatsarchiv München Mit freundlicher Genehmigung: Aventia GmbH, Avenches 28

29 Kulturgüterschutz 3D-Scannen Quelle: GOM mbh 29

30 Kulturgüterschutz - Flächenrückführung Quelle: GOM mbh 30

31 Kulturgüterschutz 3D-Drucken Quelle: GOM mbh 31

32 32

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