Worum geht es in dem Artikel?
3D-Scannen wird in der Automobilindustrie seit langem in der Entwurfsphase eingesetzt, kann jedoch nicht nur für Entwicklungsingenieure und Karosseriedesigner nützlich sein.
Heute werden wir über die Anwendung des 3D-Scannens im Bereich des Autotunings sprechen. Der Scanvorgang selbst wird in unserem Test
„Wie wir Rolls-Royce Wraith nach Tuning gescannt haben“ ausführlicher beschrieben.
Für wen
Dieser Artikel kann für alle nützlich sein, die ein Auto selbst einstellen oder ähnliche Dienstleistungen erbringen. Die Überprüfung basiert auf den abgeschlossenen Bestellungen unseres Unternehmens.
Zweck, Aufgaben
Das Tunen eines Autos ist eine ziemlich kostspielige Angelegenheit und auch nicht schnell. Wenn das Projekt nicht erfolgreich war oder Fehler aufwies, können Sie ein unbefriedigendes Ergebnis erzielen, indem Sie eine angemessene Menge Geld und Zeit aufwenden. Und hier kann 3D-Scannen viel helfen. Nachdem der Designer ein hochwertiges Modell der Karosserie erhalten hat, kann er jedes Tuning-Element simulieren und visualisieren, wie es bereits auf dem Auto aussehen wird, sodass Sie das mögliche Erscheinungsbild sofort bewerten können.
Sie können alle erforderlichen Befestigungselemente simulieren und die gesamte Struktur härter und zuverlässiger machen, als wenn Standardteile auf Klebstoff und Augenschrauben gepflanzt werden. Die resultierenden Teilemodelle können im 3D-Druck erstellt werden, wenn keine besonderen Anforderungen an die Festigkeit bestehen, oder zur Herstellung einer Matrix auf einer CNC-Maschine verwendet werden.
Beispiel: Ein Kunde benötigt ein ernsthaftes Rolls Roys Wraith Body Modding. Warum ein 3D-Modell des Körpers für eine dünne Anpassung aller Elemente erforderlich ist. Wir haben den
Artec Eva 3D-Scanner verwendet.
Wie es ohne 3D-Scannen geht
In der Automobilindustrie wird seit langem gescannt, um die Genauigkeit der Montagelinie zu überprüfen, das ursprünglich von einem Bildhauer aus Ton geformte Design zu digitalisieren und ergonomische Stühle zu entwerfen.
Das 3D-Scannen ist in jüngster Zeit auf dem Gebiet der automatischen Abstimmung angekommen. Zuvor wurde die Abstimmung in Autohäusern mit Plastilin, Polystyrolschaum, Glasfaser und manueller Montage von Teilen durchgeführt, was einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand erforderte und auch Probleme mit der Symmetrie des fertigen Designs verursachte, da das Spiegelteil ebenfalls von Grund auf neu geformt werden musste.
Zu Beginn umfasste das Verfahren die Herstellung von drei Methoden:
Fiberglas / Fiberglas / Epoxid:
Die Basis des zukünftigen Bodykits besteht aus Schaumstoff. Mit Hilfe von Schaumstoff, Plastilin und scharfen Schreibwarenmessern wird schließlich die gewünschte Form entfernt, die dann in Schichten mit Glasfaser verklebt und die Schichten mit Epoxidharz zusammengeklebt werden. Wenn alles ausgehärtet ist, werden der Schaum und der Schaum entfernt, die Befestigungsstellen werden gereinigt und die Halterungen für die Befestigung werden am Epoxidharz angebracht. Nach der Installation auf dem Körper wird es mit Kitt eingerieben, grundiert und lackiert. Ziemlich einfacher und erschwinglicher Weg. Von den Problemen kann festgestellt werden, dass sich das Produkt aufgrund des Epoxidharzes als ziemlich schwer herausstellt, und wenn es getroffen wird, bricht es ab und ist fast irreparabel.
Plastilin
Aus Plastilin direkt an der Maschine beginnen wir mit der Herstellung eines Bodykits wie eines Stoßfängers. Wir zeichnen alle Linien aus der geplanten Skizze. Wo viel Plastilin benötigt wird - wir legen die Stangen an dünneren Stellen, um die Form beizubehalten - Draht. Beachten Sie im Voraus, dass der Stoßfänger ohne Beschädigung leicht entfernt werden kann.
Versuchen Sie, das Endergebnis perfekt anzuzeigen, da es sonst viel Aufhebens gibt. Machen Sie im Voraus Aussparungen für zusätzliche Scheinwerfer und Lufteinlässe. Bevor wir die Struktur entfernen, bereiten wir eine Holzkiste vor, die größer als Ihr Element ist. Nehmen Sie auf jeder Seite einen Vorrat von 5-7 oder mehr cm. Stellen Sie sicher, dass in der Stützbox das Layout vorhanden ist, damit der Stoßfänger daran hängt und nicht auf dem Boden der Box liegt, da das Formteil genau „verdeckt“ in die Box gelegt wird.
Wir bereiten eine Mischung aus Gips vor - flüssig genug, um frei um die Form zu fließen - die Dichte von saurer Sahne, nicht sehr flüssig und nicht zu dick.
Wir montieren den Stoßfänger auf den Stützen, nachdem wir ihn mit Sahne oder Vaseline bestrichen haben, und gießen den Gips in die Schachtel, bis er das Formular ausfüllt. Muss auf einmal erledigt werden, wird viel Mischung benötigt.
Lassen Sie die Struktur für eine Weile, damit der Gips vollständig aushärten kann. Es wird mehr als einen Tag dauern.
Wenn die Struktur vollständig ausgehärtet ist, nehmen wir die Plastilinform heraus und erhalten einen Gipshohlraum, in den der Stoßfänger eingeklebt werden kann.
In Gipsform müssen wir dünne Durchgangslöcher für Luftabgase bohren. Beschichten Sie es vorsichtig mit Sahne oder Vaseline und achten Sie darauf, dass die Luftkanäle nicht abgedeckt werden. Wir bereiten die Epoxidmischung vor, schneiden die Glasfaser in Streifen. Verteilen Sie jede Schicht vorsichtig und entfernen Sie Luftblasen, insbesondere die erste Schicht.
Nachdem es ca. 1,5-2 mm ausgelegt ist, legen wir alles mit einem dünnen Netz, um die Struktur zu stärken - Sie können es nicht über den gesamten Bereich verlegen, sondern nur an den Stellen der Befestigungen. Als nächstes verlegen wir eine weitere 1-1,5 mm Glasfaser, wobei wir nicht vergessen, die Befestigungspunkte des Stoßfängers vorzusehen.
Infolgedessen lassen wir den fertigen Stoßfänger gründlich trocknen und ziehen ihn aus der Form. Als nächstes folgt das Abschneiden des Überschusses und die endgültige Feinabstimmung, das Schleifen und Anpassen, dann die Grundierung und das Lackieren. In diesem Stadium ist der Bau des aerodynamischen Bodykits am Auto abgeschlossen.
Kunststoff / Formteil
Das durch das vorherige Verfahren erhaltene Teil oder einfach ein aus Plastilin geformtes Modell kann mit Gips gegossen werden, und es kann eine Formmatrix erhalten werden, auf die Kunststoffplatten dann auf einer Formmaschine geformt werden können. Die Produkte sind leicht und langlebig, es können jedoch Probleme an den Befestigungspunkten auftreten, da die Kante des Blechs manuell geschnitten werden muss und verschiedene zusätzliche Geräte und Materialien erforderlich sind - große Geräte, viel Gips, eine Formmaschine.
Manuelle Passform
Knüppel der gewünschten Größe und Form werden aus Blech oder anderen Materialien geschnitten, die durch Schweißen befestigt oder an der Oberfläche des alten Teils und / oder aneinander genietet werden. Dann werden sie kittig, grundiert und bemalt. Das resultierende Design ist sehr widerstandsfähig gegen kleine Stöße. Nachteile: Für solche Arbeiten sind ernsthafte berufliche Ausbildung und Erfahrung erforderlich. Nicht alle Formen können mit einer ähnlichen Methode erstellt werden.
Dekorative Body-Kit-Luftkanäle werden nach der gleichen Technologie hergestellt, hauptsächlich aus Glasfaser.
Scan Prep
Betrachten Sie nun den 3D-Scan selbst. Erstens weist das 3D-Scannen einige Einschränkungen in Bezug auf Farbe und Textur auf: Schwarze und spiegelglatte Oberflächen werden schlecht gescannt. Ein Beispiel für eine schlechte Oberfläche und Umgebung ist ein schwarz glänzendes Auto bei Tageslicht.
Um solche Oberflächen zu scannen, muss das Auto mit einem speziellen Spray mattiert werden. Es malt die Oberfläche in einer weißen, matten Farbe, die leicht gescannt werden kann.
Der zweite Problempunkt ist die schwach ausgeprägte Geometrie und Textur einiger Elemente des Fahrzeugs, z. B. der Motorhaube oder der Türen. Beim Scannen solcher Elemente hat der Scanner „nichts festzuhalten“ und die Scans werden vom Programm mit einem großen Fehler zusammengenäht, oder der Scanner meldet, dass die Geometrie verloren gegangen ist. Verwenden Sie zur Lösung dieses Problems Markierungen - spezielle Schwarzweiß- oder reflektierende Aufkleber.
Obwohl diese Markierungen keine geometrischen Merkmale hinzufügen, erhöhen sie die Texturmerkmale des Modells, die der Scanner berücksichtigen kann. Einige Scanner bauen aus Markern ein Unterstützungsnetzwerk auf, auf das dann Fragmente der gescannten Oberfläche aufgebracht werden. Die Vorbereitung nimmt viel Zeit in Anspruch und kann so lange dauern wie der Scan selbst, da eine Abdeckung mit einem Spray erforderlich ist und die gesamte Oberfläche des Fahrzeugs markiert wird.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass optische Scanner bei hellem Licht auf der Straße nicht gut scannen. Daher ist es ratsam, in Innenräumen zu scannen.
Übersicht über den Scanvorgang mit Beispielen
Nach der Vorbereitung können Sie mit dem Scannen beginnen. Wenn wir mit einem stationären Scanner scannen, muss der Scanner bewegt und fokussiert werden, um jedes sehr detaillierte Bild zu erfassen. Wenn der Scanner manuell ist, ist alles einfacher - wir bewegen den Scanner langsam über die Oberfläche des Autos, und der Scanner nimmt Daten auf und sammelt sie im Modell.
Aufgrund der großen Datenmenge wird das Scannen schrittweise durchgeführt. In der obigen Abbildung sehen Sie einzelne Fragmente, die in verschiedenen Farben hervorgehoben sind.
Dann werden alle resultierenden Fragmente zu einem einzigen Modell zusammengefügt. So sieht das Ergebnis aus.
Übersicht über den Modellierungsprozess mit Beispielen
Scanner erzeugen Modelle im Polygonformat. Für eine genaue technische Modellierung ist es besser, Modelle im CAD-Format zu verwenden.
Oben sehen wir ein Beispiel für polygonale Modelle - ihre Oberfläche besteht aus separaten Polygonen. Aufgrund der kleinen Details ist es unmöglich, ein solches Modell beim CNC-Schneiden zu verwenden, aber es kann problemlos auf einem 3D-Drucker gedruckt werden.
Für eine genaue Modellierung müssen Sie Modelle in CAD übersetzen. Dies können Sie auf verschiedene Arten tun. Erstellen Sie beispielsweise einfach die Oberfläche mit Bezug auf die Eckpunkte der Polygone in Rhinoceros 3D oder Äquivalenten neu oder verwenden Sie eine spezielle Software wie Geomagic Design, mit der die Oberfläche in einem automatischen, fehlerhaften oder halbautomatischen, genaueren Modus transformiert werden kann.
Jedes Modellelement in CAD ist eine genaue mathematische Beschreibung seiner Geometrie. Ein solches Modell eignet sich für die Konstruktion und das anschließende Schneiden auf CNC-Maschinen.
Wenn ein geeignetes 3D-Modell fertig ist, können Sie damit die erforderlichen Elemente für die Optimierung in einer beliebigen praktischen 3D-Modellierungssoftware simulieren.
Überblick über die Produktion und mögliche Probleme
Die Herstellung von Stimmelementen mit additiven Technologien oder CNC-Maschinen unterscheidet sich nicht sehr von den alten Methoden - dies ist das gleiche Addiermaterial oder Extraktionsüberschuss, aber anstelle von Handarbeit wird der größte Teil der Arbeit von Maschinen erledigt. Dies erhöht die Produktivität und Genauigkeit.
Die erste, einfachste und billigste Option besteht darin, ein Kunststoffelement auf einem 3D-Drucker zu drucken, gefolgt von Kitt und Farbe.
Diese Option hat ihre Nachteile: Die Druckfläche der meisten Drucker ist nicht sehr groß, und das Drucken auf großen Industriedruckern ist normalerweise sehr teuer. Außerdem haben nicht alle verfügbaren Materialien für den 3D-Druck eine ausreichende Festigkeit. Fiberglas kann verwendet werden, um Druckelemente zu verstärken. Dies ist eine der Budgetoptionen.
Die zweite Möglichkeit: Nachdem wir die Matrix für die Herstellung des Modells modelliert haben, schneiden wir sie auf einer CNC-Maschine aus und verwenden sie als Schablone zum Formen von Kunststoffplatten oder als Matrix zum Gießen von Polyurethan oder zum Formen von Glasfaser. Das Schöne an dieser Methode ist die Geschwindigkeit der Herstellung der Matrix, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Designs. Sie können perfekte Spiegelelemente herstellen. Wenn Ihr Unternehmen Tuning-Services anbietet, können Sie ähnliche Artikel an Autos derselben Marke verkaufen und auf Bestellung herstellen - eine einmal erstellte Matrix bringt mehr als einmal Gewinn.
Oben sind Beispiele für gefräste Matrizen zum anschließenden Formen aufgeführt.
Welche Methode zur Herstellung eines Elements unter Verwendung einer Matrix rentabler ist, ist ein strittiger Punkt. Polyurethane haben trotz all ihrer bemerkenswerten Eigenschaften ziemlich hohe Kosten, und das Formen von Kunststoffen erfordert zusätzliche Ausrüstung, wie beispielsweise eine Formmaschine oder deren Ersatzstoffe. Das Formen von Glasfasern erfordert manuelle Arbeit und dementsprechend zeitaufwendig.
Fazit
Im Vergleich zu herkömmlichen Produktionsmethoden haben neue Methoden ihre Vor- und Nachteile:
- Präzision - Die digitale Produktion ist hier im Vergleich zur traditionellen konkurrenzlos
- Wiederholbarkeit - Das Modell des einmal gescannten Teils kann wiederholt verwendet werden. Gleiches gilt für die erstellten Formulare und Matrizen
- Geringere Kosten und Zeitkosten bei einer Reihe von Teilen
- Teurer bei der Herstellung eines Einzelteils
- Es wird viel Zeit für das Scannen und Verarbeiten eines digitalen Modells aufgewendet, das unangemessen lang sein kann, und zwar mit einer einzigen eindeutigen Bestellung
- Benötigen Sie geeignete Ausrüstung, die auch Geld kostet
Prognosen
Angesichts der aktuellen Entwicklungstrends der 3D-Scan- und Druckindustrie erwarten wir ein vereinfachtes Scannen und ein billigeres Drucken von Elementen.
Das Scannen nimmt auch an Funktionalität und Komfort zu - jetzt gibt es 3D-Scanner, die keine Computerverbindung benötigen und mit ihrem eigenen Akku betrieben werden. Der Scanbereich wächst ebenfalls ständig, sodass Sie weniger Zeit für den Vorgang selbst aufwenden können.
In naher Zukunft wird das Scannen mit zunehmender Auflösung und Geschwindigkeit von 3D-Scannern nicht länger als 20 bis 30 Minuten dauern, was nun etwa 3 bis 4 Stunden dauert.
Durch die stetige Vergrößerung der Druckfläche kostengünstiger 3D-Drucker und die Verbesserung der Festigkeitseigenschaften von Materialien können Sie die erforderlichen Body-Kit-Teile direkt in der Werkstatt drucken.
Die Karosserie dieses Autos wird auf einem 3D-Drucker gedruckt.
In der obigen Abbildung - Scannen mit Robotermanipulatoren. Vollautomatisch.
3D-Scanner
- Scanbereich, mm: 214 × 148 - 536 × 371
- Genauigkeit, Mikrometer: 100
- Farbe: ja
- Preis: 945 300 reiben.
- Scanbereich, mm: 920 x 690 x 690
- Genauigkeit, Mikrometer: 30
- Farbe: nein
- Preis: 1 180 000 reiben.
- Scanbereich, mm: 300 x 170
- Genauigkeit, Mikrometer: 50/100/300
- Farbe: mit optionalem Modul
- Preis: 314 910 reiben.
Andere
3D-Scanner sind ebenfalls erhältlich. Um ein Werkzeug für Ihre Anforderungen auszuwählen,
wenden Sie sich bitte an unsere Mitarbeiter.
Schlussfolgerungen
Das 3D-Scannen wird bereits verwendet, um Autos sowohl von Einzelpersonen als auch in der Reihenfolge des Service von einzelnen Meistern und Autowerkstätten anzupassen. Es ist zwar nicht so billig wie herkömmliche Methoden, aber der Vorteil in Bezug auf Genauigkeit und Qualität rechtfertigt die Investition.
Im
Top 3D Shop können Sie Dienstleistungen für das 3D-Scannen und die weitere Herstellung der erforderlichen Teile bestellen sowie Geräte erwerben, die für unabhängige Arbeiten erforderlich sind. Unsere qualifizierten Ingenieure führen die erforderlichen Arbeiten aus oder helfen Ihnen bei der Auswahl der richtigen Materialien und Geräte und bringen Ihnen den Umgang damit bei.
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