Flächenrückführung (Reverse Engineering mit Flächenmodellierung) 

Mit Hilfe der Flächenrückführung wird ein 3D Scan (STL Format) in ein CAD Flächenmodell umgewandelt. Daher nennt sich das Verfahren auch Reverse Engineering mit Flächenmodellierung. Die resultierenden CAD Daten sollten dabei nur minimal vom original 3D Scan abweichen. Die CAD Daten können in den Austauschformaten (STEP, IGES, X_T) bereitgestellt werden.

Flächenrückführung (Reverse Engineering mit Flächenmodellierung), links 3D Scan, rechts CAD Flächenmodell

Der Begriff “Flächenrückführung” hat sich als Sammelbegriff für alle Reverse Engineering Verfahren etabliert. Genau genommen ist die “Flächenrückführung” aber nur eine von mehreren verschiedenen 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. Ein Beispiel wäre die Karosserie eines Sportwagens. Diese eignet sich hervorragend für die Abformung mit NURBs Flächen. Die Flächenrückführung ist weniger gut für kantige Bauteile geeignet.

3D Scanvorgang des Sportwagenmodells

Normalerweise liegt das CAD Modell nach der Flächenrückführung als 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 Volumenmodell

Es gibt zwei Varianten der Flächenrückführung zum Flächenmodell

Welche Variante zur Anwendung kommt, hängt von der Bauteilgeometrie ab. Diese zwei Varianten stehen zur Auswahl: 

  1. Auto Surface: Automatische Erstellung des Flächenmodells. Die Flächen (Patches) und NURBS Leitkurven werden automatisch generiert.
  2. Boundary Fit: Manuelle Erstellung der NURBs Leitkurven. Die dazwischenliegenden Flächen werden automatisch generiert.

Vor- und Nachteile von Auto Surface und Boundary Fit

Auto Surface – Automatische Flächenrückführung

NURBs Flächenmodell erstellt mit Auto Surface

Vorteile

  • Vollautomatisiert und schnell
  • Sehr genaue Flächenrückführung
  • Dank der vollautomatischen Flächenrückführung weicht das resultierende CAD Modell nur minimal (ca. 0,05 mm) vom original 3D Scan ab.

Nachteile

  • Scharfkantige Bauteilgeometrien werden von Auto Surface manchmal geglättet
  • Das NURBS Kurven-Netzwerk wird automatisch und zufällig erstellt und orientiert sich nicht an der eventuell vorhandenen besonderen Beschaffenheit der Bauteilgeometrie.
  • Eckige und unebenen 3D Scans führen zu Löchern (fehlenden Flächen) im automatisch generierten CAD Modell, diese müssen zeitaufwändig und händisch ausgebessert werden.
  • Fehlende NURBs Flächen führen dazu, dass das fertige CAD Modell oft nur als Flächenmodell, nicht aber als geschlossenes Volumenmodell bereitgestellt werden kann. 
  • Großer Hardware Ressourcenbedarf, weil das resultierende CAD Modell aus sehr kleinen Einzelflächen besteht. Das ist vor allem für CNC Fräsen mit kleinem Speicher (Memory) problematisch.
  • Das fertige CAD Modell ist keinem CAD Programm editierbar.

Boundary Fit

NURBs Flächenmodell erstellt mit Boundary Fit

Vorteile

  • Manuelle Definition der NURBs Leitkurven, dadurch äußerst flexibel in der Anpassung an die Bauteilform
  • Die NURBS Flächen sind größer und sortierter
  • Kleinere Datei, da die NURBs Flächen in ihrer Anzahl weniger und in ihrem Ausmaß größer sind.
  • Das resultierende CAD Modell kann von einer CNC Fräse einfacher verarbeitet werden
  • Schließen des Flächenmodells zum wasserdichten Volumenmodell ist möglich

Nachteile

  • Höherer Arbeitsaufwand, da nur teilautomatisiert
  • Nicht so genau wie Auto Surface
  • Abweichung zwischen 0,05 mm und 0,1 mm aufgrund der Optimierung
  • Freiformflächen können in einer CAD Software nicht editiert werden. Flächen können nur gelöscht und durch neue NURBS Kurven ersetzt werden

Download der Beispieldaten

Damit Sie sich ein Bild der verschiedenen Flächenrückführungen machen können, haben wir Ihnen Beispiele zum Download vorbereitet. Sie können sowohl den original 3D Scan als auch die rückgeführten CAD Daten herunterladen. Auch den Abweichungsreport zwischen 3D Scan und CAD Modell finden sie hier zum Download:

Anfrage an Holocreators


Wie sind Sie auf uns aufmerksam geworden?