Anzeige
Anzeige
Anzeige
Beitrag drucken

Reverse Engineering

Nachgebaut statt nachbestellt

Wenn spezielle oder maßgefertigte Maschinentechnik kaputt geht, kann es schwierig werden. Denn oft sind Ersatzteile nicht mehr erhältlich oder der Hersteller ist sogar vom Markt verschwunden. Um die Maschine oder Anlage dennoch wieder in Betrieb zu nehmen, lassen sich Bauteile mit 3D Reverse Engineering nachkonstruieren.

Bild: Norrenbrock Technik GmbH & Co. KG

Bild: Norrenbrock Technik GmbH & Co. KG

Unternehmen erheben Daten, um ihre Maschinen und Anlagen besser zu überwachen, Wartungen zu planen und so Kosten einzusparen. Doch wie verhält es sich, wenn es zu einem Defekt kommt und planmäßige Instandhaltungsmaßnahmen nicht mehr rechtzeitig durchgeführt werden können? Zur Nachfertigung von Elementen benötigen Konstrukteure Zeichnungen oder 3D-Modelle der entsprechenden Komponenten. Oft liegen diese jedoch nicht vor, weil der Hersteller vom Markt verschwunden ist, oder es sich um eine Sonderanfertigung handelt. Das Verfahren 3D Reverse Engineering zur Flächenrückführung oder Nachkonstruktion von Einzelteilen und größerer Komponenten schließt diese Lücke. Dabei wird ein Objekt mittels 3D-Scan exakt abgebildet und auf dieser Grundlage rekonstruiert.

Vom Original zum digitalen Modell

Im Gegensatz zur funktionellen Nachempfindung bildet das Reverse Engineering ein Objekt über einen 3D-Scan detailgetreu ab. Dabei werden in mehreren Stufen präzise Datensätze bereitgestellt, die der Produktion als Basis dienen. Hierfür extrahiert ein handgeführter 3D-Scanner die konstruktionsrelevanten Merkmale eines Original-Bauteils. Mit seinen Sensoren nimmt der Scanner Objekte sowie deren Umgebung aus unterschiedlichen Winkeln und in verschiedenen Farben auf. Auf das zu scannende Bauteil gerichtet, lassen sich per Knopfdruck neben Strukturen und Zuständen auch individuelle Verhaltensweisen erfassen. Mit einer Wiederholgenauigkeit von unter 0,02 Millimetern können Lasersensoren so bis zu 88.000 Punkte pro Sekunde aufzeichnen. Um die Geometrie so präzise wie möglich zu erfassen, lässt sich dieser Vorgang sowohl optisch als auch taktil durchführen. Dabei beschränkt sich der Prozess nicht auf Einzelteile, sondern kann auch größere Segmente abbilden. Sind die Geometrien unregelmäßig, lassen sie sich über das Scanverfahren digital aufbereiten.

Mit der Cloud verbunden

Über eine Echtzeitvisualisierung lassen sich erfasste Bereiche parallel zur Aufnahme prüfen, um den Verlust von Informationen während der Datenerfassung zu vermeiden. Die permanente Verknüpfung mit einem Tablet oder Laptop ermöglicht laufend, die sogenannten Punktwolkendaten darzustellen. Über die Speicherung auf einem PC können diese Daten anschließend etwa im STL-Format in Programmen wie Catia, NX oder Solidworks weiterverarbeitet werden. Nach dem Erfassen können Punktwolken mit anderen verbunden werden. Über Cloud-Anbindung lassen sich bearbeitete Scan-Daten unternehmensintern austauschen. Außerdem beginnt mit der Erstellung der notwendigen CAD-Datensätze der eigentliche Reverse Engineering-Prozess. Dieser stellt die Schnittstelle zwischen der erzeugten Punktwolke und der Erstellung eines CAD-Modells mit Objekt- und Flächeneigenschaften dar. Neben geometrischen Eigenschaften simuliert das virtuelle Modell auch physikalische Aspekte wie die Dichte oder den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Bauteils. Zudem berücksichtigt es Oberfläche, Struktur und optische Materialeigenschaften des Originals. Der so beschriebene Körper lässt sich virtuell wiegen und verformen. So können selbst komplexe Fragen zur Fertigung anhand des virtuellen Abbilds am Bildschirm beantwortet werden. Das spart Zeit und hilft dabei, Produktionsfehler zu vermeiden. Auf Basis des so erzeugten CAD-Modells wird im Anschluss der Prototyp des rekonstruierten Bauteils gefertigt.

Bild: Norrenbrock Technik GmbH & Co. KG

Bild: Norrenbrock Technik GmbH & Co. KG

Hohe Ansprüche

Dabei beachtet das Reverse Engineering auch die Interaktionsstellen mit korrespondierenden Elementen, damit Bauteil und Maschine auch nach der Rekonstruktion reibungslos funktionieren. Wenn eine ausgefallene Maschine mittels Reverse Engineering schneller wieder läuft, spart das Zeit und somit Geld. So nimmt die Nachkonstruktion eines Zahnrads beispielsweise nur wenige Stunden in Anspruch: 45 Minuten dauert der Scan und die Konstruktion weitere 90 Minuten. Darin enthalten sind die Erstellung der CAD-Datensätze und die Darstellung. Abgeschlossen wird das Reverse Engineering durch die Fertigung des Bauteils, die beim Zahnrad noch einmal circa zwei Stunden in Anspruch nimmt. Um die Qualität und Interaktionsfähigkeit eines Bauteils mit anderen Objekten abzusichern, wird vor der Fertigung ein Soll-Ist-Vergleich anhand des Prototyps durchgeführt. Dabei dienen der erneute 3D-Scan des Prototyps und die anschließende digitale Überführung der Messdaten ins CAD-System zum eingehenden Geometrievergleich zwischen Soll- und Ist-Teil. Anhand dieser Messdaten wird ein Erstmusterprüfbericht erstellt, der die Toleranzen zwischen Originalteil und Nachbau definiert. Er dient als Nachweis, dass das rekonstruierte Bauteil die geforderten Qualitätsanforderungen erfüllt. Auf diese Weise lassen sich auch ursprüngliche Herstellungstoleranzen und damit eine qualitative Verschlechterung der rückgeführten Daten minimieren. Auf dieser Grundlage kann im Anschluss der Fertigungsprozess abgeschlossen und das Bauteil unter Berücksichtigung aller Qualitätskriterien hergestellt werden. Besonders bei speziellen technischen Komponenten und Bauteilen lohnt sich die Rekonstruktion einzelner Objekte oft schon ab der Stückzahl Eins.

Flexible Umsetzung

Mobile Systeme für Reverse Engineering erlauben es, standortunabhängig zu agieren. Besonders bei großen Bauteilen, die nachkonstruiert werden sollen, kann das der entscheidende Vorteil sein: Defekte Teile können direkt vor Ort entfernt und durch Reverse Engineering nachkonstruiert werden, bevor das fertige Element in die Maschine eingesetzt wird.


Das könnte Sie auch interessieren:

Als ein Unternehmen bei einem Digitalprojekt auf eine Maschine stieß, die sich zwar technisch, aber nicht wirtschaftlich sinnvoll in das Zielsystem integrieren ließ, installierte es kurzerhand Kamera und Minirechner. Diese Lösung fotografiert nach Bedarf das HMI und verarbeitet das Bild zu den benötigten Systeminformationen.‣ weiterlesen

In die Entwicklung von KI-Anwendungen fließen weltweit Multi-Milliarden-Dollar-Beträge. Ganz vorne dabei: Die großen Plattform-Betreiber aus den USA und China. In weiten Bereichen außen vor sind die Europäer. Im folgenden Beitrag geht es um Technologien, Trends und Player, welche die globale Wirtschaft in den kommenden Jahren nachhaltig prägen werden.‣ weiterlesen

Produzierende Unternehmen stellt die Digitalisierung vor einen grundlegenden Wandel. Kennzeichen hierfür ist die systematische Integration von Informations- und Kommunikationstechnologie sowie Automatisierungstechnik in industriellen Wertschöpfungsstrukturen.‣ weiterlesen

Der ERP-Anbieter Proalpha übernimmt Tisoware, ein Anbieter für Zeitwirtschaftssoftware. Gemeinsam wollen beide Unternehmen ihre Kunden noch besser bei der Digitalisierung unterstützen.‣ weiterlesen

Wenn Werkzeuge ihre Halter- und Werkzeugrevolver-Daten zielgerichtet erheben und austauschen würden, ließen sich viele Mängel, etwa infolge von Schwingungen, vermeiden. Eine digitale Lösung rund um die Auswerteeinheit IQ Box des Werkzeugträgerspezialisten Sauter soll das und mehr möglich machen.‣ weiterlesen

Wenn der weltweit agierende Softwarehersteller IFS sein größtes Kundentreffen der Welt organisiert, geht es um Strategien, neue Produkte und Releases. So zeigte der ERP-Anbieter mit schwedischen Wurzeln im Oktober in Boston die neue durchgängig gestaltete Benutzerführung, ein neues Schnittstellenpaket und ein gestärktes Portfolio für das Field Service Management - unter anderem durch die Akquisition des Konkurenten Astea. Skateboard-Legende Tony Hawk war auch dabei.‣ weiterlesen

Die Bandbreite an Analyseanwendungen reicht von klassischen Reports und Kennzahlen über Self Service Analytics bis hin zu künstlicher Intelligenz. Bei aller Vielfalt sollte der Zweck nicht aus dem Fokus geraten: transparenter und effizienter fertigen zu können. Zumal immer wieder neue Manufacturing-Analytics-Instrumente entwickelt werden.‣ weiterlesen

Trotz schwieriger Marktbedingungen befindet sich die Fertigungsindustrie weiter im Wachstum. Dies zeigt der Global Growth Index des Softwareanbieters Epicor. Demnach betrug das Wachstum im Vergleich zur Vorjahresbefragung ein Prozent.‣ weiterlesen

Mit der Inititative 'Industrie 4.0' versuchen Wirtschaft, Politik und Wissenschaft seit 2012, die hiesigen industriellen Wertschöpfungsnetzwerke wettbewerbs- und zukunftsfähig zu erhalten. KI und Machine Learning spielen dabei eine immer wichtigere Rolle.‣ weiterlesen

Die Richtlinie VDI/VDE/NAMUR 2658 Blatt 1 'Automatisierungstechnisches Engineering modularer Anlagen in der Prozessindustrie - Allgemeines Konzept und Schnittstellen' wurde im Oktober 2019 in deutsch und englisch veröffentlicht. Darin wird das Engineering der Automatisierungstechnik modularer Anlagen vorwiegend in der Verfahrenstechnik beschrieben.‣ weiterlesen

Anzeige
Anzeige
Anzeige