Mit kostenloser Software können Sie einen 3D-Scan (STL) in ein CAD-Format (STEP) umwandeln. Dieser Prozess nennt sich Reverse-Engineering. Für dieses Tutorial benötigen Sie Netfabb (Version 7.4.0)  and FreeCAD.

Wenn Sie bei diesem Reverse Engineering Tutorial Hilfe benötigen oder wir das für Sie erledigen dürfen, dann melden Sie sich gerne bei uns: +49 40 48 11 33 oder schreiben uns bitte eine E-Mail: info@holocreators.com.

  • Mit Netfabb können Sie die STL-Datei optimal vermessen. (Es ist auch möglich direkt in FreeCAD zu messen, aber in Netfabb funktioniert es besser.)
  • Mit FreeCAD können Sie in CAD konstruieren und so eine STEP-Datei erstellen.

Dieses Tutorial umfasst die fünf Grundschritte um ein Reverse-Engineering mit FreeCAD und Netfabb durchzuführen. Dieses Tutorial wendet sich dabei an den Fortgeschrittene FreeCAD-Anwender.

Wir haben auch ein 120min Tutorial Video (auf englisch) für Sie vorbereitet, welches Sie im Detail durch jeden einzelnen Schritt führen wird.

Das kaputte Teil, das uns als Beispielprojekt dient, ist ein Tankgeber aus einem 50 Jahre alten VW Käfer. Wir haben davon einen 3D-Scan erstellt. Sie können die Daten hier herunterladen.

Dies ist die original STL-Datei (3D-Scan) des Tankgeber Bauteils. Es wurde mit einem professionellen 3D-Scanner (Artec Spider) erstellt. Wir haben den 3D-Scan hier zum download vorbereitet.

Nach unserer rekonstruktion in FreeCAD sieht die fertige STEP-Datei so aus.

Schritt 1: Messen in Netfabb und erzeugen einer Referenz-Skizze in FreeCAD.

In diesem ersten Schritt definieren wir einen Kreis in FreeCAD, der uns bei der korrekten Ausrichtung des Bauteils helfen wird.

Importieren Sie den original 3D-Scan “VW-Tankgeber.stl” in Netfabb.

Klicken Sie auf den Button “neue Messung”.

Klicken Sie auf “Radius messen”. Der Button “3 Punkte auf Kreis” muss dabei aktiviert sein.

Wählen Sie 3 Punkte an der Aussenkante des Flansches aus.  Netfabb wird automatisch den Aussendurchmesser ausgeben.

Der Aussendurchmesser des Flansch ist 75,97mm. Wir runden auf 76mm auf.

Importieren Sie die Datei “Tankgeber.stl” in FreeCAD und aktivieren Sie den Arbeitsbereich “Sketcher”. Klicken Sie auf den Button “Einen Kreis in der Skizze erstellen”.

Klicken Sie auf die Schaltfläche “Lege Radius eines Kreises oder eines Bogens fest”.

Geben Sie den Radius des Durchmessers ein. Also 76mm/2. FreeCAD wird automatisch den Radius von 38mm berechnen. Die Referenzkreis-Skizze ist nun fertig.

Schritt 2: Korrektes ausrichten (Placement) des Bauteils in FreeCAD.

Sie sollten das Bauteil optimal entlang der X,Y und Z-Achsen ausrichten. Dies geschieht im Arbeitsbereich “Skizze”.

In der unteren linken Ecke klicken Sie auf den Button “Daten”.

Klicken Sie auf die drei Punkte neben der Schaltfläche “Placement”.

Aktivieren Sie die Checkbox “Änderungen an Objektplacement inkrementell übernehmen”.

Wechseln Sie zu einer Seitenansicht und rotieren Sie das Bauteil schrittweise bis es senkrecht zur X-Achse ausgerichtet ist.

Am Ende sollte es so aussehen.

Ändern Sie die Ansicht und widerholen Sie den Prozess für die Y-Achse.

Abschließend wechseln Sie zur Oberansicht und bewegen Sie das Bauteil bis es im Zentrum des Kreises ist. Das Bauteil ist nun optimal im Koordinatensystem von FreeCAD ausgerichtet. Das wird die CAD-Konstruktion stark vereinfachen.

Schritt 3: Ändern der Transparency des Bauteils in FreeCAD und erstellen ein Profil.

Wir machen das Bauteil semi-transparent um direkt darauf konstruieren zu können.

Drücken Sie Tastenkombination STRG+D. Es öffnet sich ein Fenster in dem Sie die “Transparency” einstellen können.

Wenn STRG+D nicht funktioniert, können sie die “Transparency” auch direkt links unten im Menü einstellen.

Klicken Sie auf “neue Skizze erstellen”.

Wählen Sie die XY Ebene aus.

Konstruieren Sie den Querschnitt des Flansch.

Klicken Sie auf “Die Länge einer Linie oder den Abstand einer Linie und eines Vertex festlegen”.

Bestimmen Sie das Maß zwischen dem Rand des Flansch und dem Mittelpunkt. Der Radius ist 76mm/2=38mm. Wechseln Sie häufig zwischen Netfabb und FreeCAD bis alle Beschränkungen (“constraints”) für die Skizze definiert wurden.

Wenn alle Beschränkungen definiert wurden, leuchtet die Skizze grün.

Klicken Sie auf “Rotiere die ausgewählte Skizze”.

Nach der Rotation ist die Grund-Geometrie des Flansch komplett. Weitere Skizzen optimieren die Form.

Schritt 4: Ausblenden von Bereichen des Bauteils um auf dem Querschnitt zu konstruieren.

Diese Arbeitsschritte können im Arbeitsbereich “Mesh Design” vorgenommen werden.

Klicken Sie auf den Button “Schneidet ein Netz mit einem ausgewählten Polygon”

Mit der blauen Schnittlinie bestimmen Sie die Sektion des Bauteils, die Sie ausblenden möchten.

Nachdem Sie Auswahl vollendet haben, machen Sie einen rechten Mausklick und wählen “Innen” aus.

Wechseln Sie in den Arbeitsbereich “Sketcher” und klicken Sie auf “Neue Skizze erstellen”

Wählen Sie die XY-Ebene

Im Menü “Position” ändern Sie die Z-Achse, bis die Ebene auf der gleichen Höhe wie die Schnittkante ist.

Das Resultat sollte so aussehen.

Wechseln Sie in die Oberansicht und skizzieren Sie den Querschnitt.

Schritt 5: Profile mit einem Loft verbinden.

Abhängig von der Komplexität des Bauteils müssen viele verschiedene Profil-Skizzen erstellt werden um die Aussenform zu bestimmen. Die Profile werden mit einem Loft zu einem Körper verbunden.

Diese drei Profile sollen zu einem Loft verbunden werden.

Der Einfachheit halber konzentrieren wir uns zunächst auf die Aussenform.

Klicken Sie auf “Loft eines ausgewählten Profils durch andere Profilabschnitte.”

Das Ergebnis der verbundenen Profile sollte so aussehen.

Schritt 6: Verbinden der einzelnen Körper mit der Boolschen Operation und Export als STEP-Datei.

In diesem letzten Schritt werden die einzelnen Körper verbinden uns als STEP-Datei exportieren. Dafür arbeiten wir im Arbeitsbereich “Part”.

Zunächst wählen wir den Flansch-Körper aus.

Und wählen danach alle anderen Körper aus.

Klicken Sie auf “Boolsche Operation mit zwei oder mehr Körpern” um alle Körper miteinander zu verbinden.

Das Resultat ist das fertige Bauteil. Dieses ist ein Volumenmodell welches in anderen CAD Programmen verändert werden kann.

Das Bauteil kann jetzt als STEP-Datei exportiert werden. Sie können die STEP Datei hier herunterladen.

Schritt 7: Vergleichen des neu konstruierten Bauteils (STEP) mit dem original 3D-Scan (STL)

Wir haben einen Report erzeugt um das in FreeCAD neu erzeugte Bauteil mit dem original 3D-Scan zu vergleichen. Dieser Report nennt sich Soll/Ist Vergleich. Das Soll ist in diesem Fall der orignal 3D-Scan. Und das “Ist” ist unser rekonstruiertes Bauteil.

Dafür haben wir die kostenlose Software GOM Inspect verwendet.

Dieses Bild zeigt die Abweichungen zwischen 3D-scan (STL) und Volumenmodell (STEP) in mm.

Die Farben zeigen den Grad der Abweichung:

  • Grün bedeutet es gibt kaum Abweichung zum original 3D-Scan.
  • Rot bedeutet Material über dem original 3D-Scan.
  • Blau bedeutet Material unter dem original 3D-Scan.

Fazit:

Das Reverse-Engineering war sehr erfolgreich. Es gibt zwar Abweichungen, aber das Originale Bauteil war stark verformt und unsere Nachbau ist besser als das Original.

Wir bieten Ihnen den Service der Umwandlung von STL nach STEP auch als Dienstleistung an. Rufen Sie uns gerne an: +49 40 48 11 33 oder schicken Sie und eine E-Mail: info@holocreators.com.

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