3D-Scan-zu-CAD- Konvertierungsservice mit Flächenmodellierung (Flächenrückführung)

Wir bieten die Dienstleistung an, einen 3D-Scan (STL) mittels Flächenmodellierung in ein CAD-Modell (STEP) umzuwandeln. Dabei handelt es sich um eine hochgenaue Flächenrekonstruktion des 3D-Scans, bei dem der Ist-Zustand des 3D-Scan in ein STEP-Modell überführt wird. Das resultierende CAD-Modell besteht aus Freiformflächen. Es eignet sich vor allem für das Vermessen in CAD oder um
es als Referenzmodell zu nutzen.

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Wie funktioniert die Flächenrückführung?

Die Flächenrückführung beschreibt das Reverse Engineering zum Flächenmodell.

Die resultierenden CAD-Daten sollten dabei nur minimal vom originalen 3D-Scan abweichen.

Flächenrückführung (Reverse-Engineering zum Flächenmodell), links 3D-Scan, rechts CADFlächenmodell.
3D-Scanvorgang eines Sportwagenmodells.

Der Begriff „Flächenrückführung“ hat sich als Sammelbegriff für alle Reverse Engineering-Verfahren etabliert. Genau genommen ist die „Flächenrückführung“ jedoch nur eines von mehreren Reverse Engineering-Verfahren. Mit ihr wird ein NURBS-Flächenmodell erstellt.

Sie kommt damit hauptsächlich für das Reverse Engineering von organisch geformten Bauteilen mit etlichen geschwungenen Oberflächen zum Einsatz. Durch die direkte Abformung des Flächenmodells vom zugrundeliegenden 3D-Scan werden auch alle Herstellungsfehler des 3D-gescannten Teils auf das CAD-Flächenmodell übertragen. Diese Herstellungsfehler werden bei Flächenrückführungen nicht behoben, weil dies zulasten der Genauigkeit gehen würde.

Normalerweise liegt das CAD-Modell nach der Flächenrückführung als Flächenmodell („leere Hülle“) und nicht als geschlossenes Volumenmodell vor. Mit entsprechendem Aufwand kann das Flächenmodell aber auch geschlossen und somit in ein Volumenmodell umgewandelt werden.
Flächenmodell als „leere Hülle“; dies ist kein geschlossenes Volumenmodel

Wie machen wir das?

Am Anfang steht der 3D-Scan, mit dem wir die Geometrie des Bauteils erfassen. Dieser Scan bildet die Grundlage für die Erstellung eines CAD-Modells. Alternativ kann der Kunde auch einen eigenen 3D-Scan bereitstellen.
In der Reverse-Engineering-Software nutzen wir automatische (Autosurface) oder halbautomatische Funktionen (Boundary Fit), um den 3D-Scan so präzise wie möglich digital abzuformen.
Das resultierende CAD-Modell liegt dann zunächst als Flächenmodell vor, bestehend aus zahlreichen einzelnen NURBS-Flächen. Der Kunde wünscht in der Regel jedoch ein geschlossenes Volumenmodell, Daher besteht der Hauptaufwand darin, das Flächenmodell manuell zu schließen. Dies kann besonders zeitintensiv sein, wenn an vielen Stellen Lücken vorhanden sind.
Das fertige CAD-Modell weist im Durchschnitt eine Abweichung von 0,05 mm zum ursprünglichen 3D-Scan auf.


3D-Scan des Bauteils

Zielsetzung

Das Ziel ist es, dem Kunden ein CAD-Modell bereitzustellen, das nur minimal vom ursprünglichen 3D-Scan abweicht. Es geht um die Erfassung des Ist-Zustands.
Da der 3D-Scan direkt abgeformt wird, werden auch sämtliche Unregelmäßigkeiten des gescannten Bauteils übernommen.
Dadurch erhält der Kunde in seinem CAD-System den exakten IST-Zustand des Bauteils und kann präzise Messungen vornehmen oder die Daten als Referenzmodell nutzen.
Das fertige CAD-Modell besteht aus vielen kleinen NURBS-Flächen, dadurch sind spätere Anpassungen an der Geometrie seitens des Kunden nicht möglich.
Wir liefern die CAD-Daten immer als geschlossenes Volumenmodell.

3D-Scan (links) vs CAD-Flächenmodell (rechts)

Wir liefern immer ein geschlossenes Volumenmodell

Bei der Flächenmodellierung ist oft die Angst des Kunden,
dass das gelieferte CAD-Modell nicht als geschlossenes Volumemodell vorliegt. Diese Sorge ist unbegründet.
Wir legenen einen besonderen Wert drauf, dass alle unsere gelieferten CAD-Modelle wasserdicht zum Volumenmodell geschlossen sind.

Flächenmodelle sind meist offen. Wir schließen sie immer zum wasserdichten Volumenkörper.

Es gibt zwei Varianten der Umwandlung von 3D-Scan zu CAD mittels Flächenmodellierung

Es hängt von der Bauteilgeometrie und dem Einsatzzweck ab, welche Variante zur Anwendung kommt.

Autosurface: Die Leitkurven und Flächen werden automatisch erstellt. Die Leitkurven sind nicht logisch aufgebaut. Das Modell wird von uns manuell zum Volumenmodell geschlossen.
Boundary Fit: Die Leitkurven werden logisch und manuell erstellt und die Flächen dazwischen automatisch abgeformt. Das Resultat ist ein geschlossenes Volumenmodell

Vor- und Nachteile von Auto Surface

Vorteile:

Nachteile:

Vor- und Nachteile von Boundary Fit

Vorteile:

Nachteile:

Beispieldaten zum Download

Abweichungen zwischen 3D-Scan und CAD-Modell werden in einem Report visualisiert.

Damit Sie die unterschiede von Autosurface und Boundary Fit besser
nachvollziehen können haben wir die verschiedenen CAD-Modell zum
zum Download vorbereitet:

Erfahren Sie mehr

Das Resultat der Flächenrückführung ist ein NURBS-Flächenmodell, welches nur dann als Volumenmodell gilt, wenn es geschlossen und wasserdicht ist. Flächenmodelle eignen sich beispielsweise für das Fräsen oder andere Anwendungen, die nicht zwingend ein Volumenmodell voraussetzen. Die Daten der Flächenrückführung können in den CAD-Austauschformaten STEP, IGES oder X_T exportiert werden.

Häufig Gestellte Fragen

Als Ausgangspunkt für die Umwandlung sollten die 3D-Daten als Polygonnetz (STL) vorliegen.
Anschließend braucht es eine Reverse-Engineering-Software um aufbauend auf dem 3D-Scan ein CAD-Modell (STEP) zu rekonstruieren.

Mittels Flächenmodellierung wird der vorliegende 3D-Scan (STL) in ein CAD-Format (STEP) umgewandelt.
Dabei wird der zugrundeliegende 3D-Scan mit NURBS-Flächen (Freiformflächen) abgeformt.
Es gibt zwei verschiedene Varianten: Entweder erfolgt diese vollautomatisch („Auto Surface“) oder die Leitkurven werden manuell festgelegt und die Flächen dazwischen werden automatisch abgeformt („Boundary Fit“).
Welche Variante zur Anwendung kommt, wird durch die Bauteilgeometrie und den Anwendungszweck bestimmt.
Beide Verfahren resultieren in einem Flächenmodell welches zum Volumenmodell geschlossen werden kann.
Die Geometrie des resultierenden CAD-Modells lässt sich allerdings vom Kunden später kaum verändern.

Nach der Erfolgreichen Umwandlung werden die 3D-Daten als CAD-Modell ausgegeben.
Es handelt sich dabei um ein Flächenmodell welches mit zum Volumenmodell geschlossen wurde.
Das CAD-Modell kann in folgenden Formaten exportiert werden: STEP, IGES oder X_T.

Im Durchschnitt weicht das erzeugte Flächenmodell bis zu 0,05 mm vom originalen 3D-Scan (STL) ab. Diese hohe Genauigkeit
wird durch die automatische Abformung der Flächen vom zugrundeliegenden 3D-Scan erreicht.

Mit jeder Konvertierung erstellen wir eine Abweichungsanalyse, die den originalen 3D-Scan (STL)
mit dem erzeugten CAD-Modell (STEP) vergleicht. Dabei werden etwaige Abweichungen durch ein Farbschema veranschaulicht.

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