Baugruppenmodellierung

Bauteile einer Baugruppe werden in Abhängigkeit zueinander parametrische Flächenrückführung abgestimmt. Dabei gilt es die Fehlerfortpflanzung zu minimieren.

Herausforderungen bei der Baugruppenmodellierung

Bei der Baugruppenmodellierung werden verschiedene parametrische Flächenrückführungen aufeinander abgestimmt. Alle Bauteile einer Baugruppe müssen als CAD-Daten mit Konstruktionshistorie vorliegen.

Ein klassische Anwendung der Baugruppenmodellierung wäre der Formenbau. Beispielsweise haben wir eine Spritzgussform bestehend aus zwei Hälften. Diese Hälften wurden eingescannt und in verwendbare CAD-Daten umgewandelt. Leider passen die Hälften nach der Digitalisierung nicht mehr perfekt zusammen. Eine Baugruppenmodellierung würde die Abweichungen so reduzieren, dass eine Reproduktion und industrielle Verwendung des Spritzgussteil wieder möglich ist.
Beim gesamten Prozess gilt es die Fehlerfortpflanzung zu minimieren. Die Abweichungen zum original 3D-Scan muss so niedrig wie möglich gehalten werden, während zeitgleich die Passung gewährleistet sein muss.

NURBS-3D-Modell des Zahnrads nach der Parametrischen Flächenrückführung.

NURBS-3D-Modell des Zahnrads nach der Parametrischen Flächenrückführung.

Fehlerfortpflanzung beim 3D-Scan

Ein Beispiel für die Fehlerfortpflanzung:

Von zwei Bauteilen wird ein 3D-Scan erstellt. Objekt A und Objekt B. Beide passen wie ein Puzzle zusammen. Der 3D-Scanner hat eine Genauigkeit von ±1 mm. Das bedeutet, dass nach dem 3D-Scan von Objekt A das resultierende 3D-Modell (STL) um 1 mm größer oder kleiner sein könnte als das das Original. Auch das 3D-Modell von Objekt B könnte nach dem 3D-Scan 1 mm größer oder kleiner ausfallen. Das bedeutet im schlimmsten Fall, dass das gesamte Puzzle um 2 mm verschoben ist und nicht mehr zusammen passt.

Abstrakte Darstellung: Vor der Fehlerfortpflanzung.

Abstrakte Darstellung: Vor der Fehlerfortpflanzung.

Fehlerfortpflanzung bei Flächenrückführung und 3D-Druck

Ein Beispiel für die Fehlerfortpflanzung:

Nach dem 3D-Scan wird eine parametrische Flächenrückführung erstellt. Diese hat eine Fehlerrate von ±0,25 mm. Addiert man die möglichen Produktions-Abweichungen beider Prozesse, so könnte das Puzzle bereits jetzt um 2,5 mm verschoben sein. In einem letzten Schritt wird das 3D-Modell per 3D-Druck in Metall produziert. Bedingt durch Abweichungen während der Fertigung, kann das Bauteil 0,2 mm größer oder kleiner ausfallen. Im schlimmsten Fall hat jeder Baustein eine Gesamt-Abweichung von 2,9 mm und das Puzzle passt nicht mehr zusammen. Das nennt man Fehlerfortpflanzung.

Abstrakte Darstellung: Nach der Fehlerfortpflanzung.

Abstrakte Darstellung: Nach der Fehlerfortpflanzung.

Begrenzung der Fehlerfortpflanzung

Es ist nicht möglich, die Fehlerfortpflanzung vollständig zu eliminieren. Man kann sie aber auf ein Minimum begrenzen. Bei jedem Schritt des Reverse-Engineering-Prozesses ist es daher wichtig, die Methode auszuwählen, die die geringste Fehlerrate aufweist. Für den 3D-Scan sollte man daher das genauste Verfahren einsetzen. Und bei der Flächenrückführung liegt es am Ingenieur, so präzise wie möglich zu arbeiten. Bei der Fertigung ist das CNC-Fräsen genauer als der 3D-Druck.

Swann Rack erklärt die Baugruppenmodellierung.

Swann Rack erklärt die Baugruppenmodellierung.

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