3D-Scannen als industrieller Entwicklungsfaktor
Rede von Maxim Zhuravlev auf der Top 3D Expo 2018.
Mein Name ist Maxim und ich vertrete das Ingenieurbüro Top 3D Shop, das diese Veranstaltung organisiert hat. Wir liefern fortschrittliche digitale Geräte wie CNC-Maschinen, Manipulatoren, spezielle Software, 3D-Drucker und 3D-Scanner. Das Thema meines Berichts: 3D-Scannen als Faktor für die Entwicklung der modernen Industrie.
Arten von Scannern
Die erste Folie zeigt verschiedene Arten von
Scansystemen . Sie unterscheiden sich in der Scan-Technologie, im Typ und führen verschiedene Arten von Aufgaben aus.
Was sehr wichtig ist - eine Reihe von Scannern verfügen über messtechnische Zertifikate und sind im staatlichen Register der Messgeräte enthalten.
Stationäre Scanner gibt es in verschiedenen Ausführungen.
RangeVision kann auf einem Stativ sowohl vom Plattenspieler als auch ohne Plattenspieler scannen.
Der Scanner in der Mitte von
Solutionix ist eine einzelne Einheit mit einem Drehteller mit mehreren Drehgraden.
Links haben wir einen
GOM- Sensor an einem Manipulator montiert.
Schauen wir uns die Scansysteme etwas genauer an.
Scan-Technologie
Scansysteme haben unterschiedliche Scan-Technologien, ich habe die derzeit beliebteste hervorgehoben: Wir haben das GOM-System auf der rechten Seite. Es funktioniert mit der Technologie der Lichtstrukturierung, bei der die sogenannte Maske vom Projektor auf das Scan-Objekt projiziert wird und die Abweichung mit zwei Kameras aufgezeichnet wird.
Ein weiteres Bild zeigt das Metroscan-Scansystem, das mit Lasertriangulationstechnologie arbeitet. Hier spielt der Laserstrahl die Rolle der Maske.
Es ist wichtig zu verstehen, dass der Scanner eine Kombination aus Peripheriegeräten und Software des Herstellers ist. Viele 3D-Scanner unterscheiden sich besonders deutlich in Bezug auf die Software, beispielsweise nach dem Prinzip des Zusammenfügens des Modells. Diese Methoden variieren: Einige verwenden Geometriestiche, andere verwenden Texturanpassung und andere verwenden Beschriftungen oder eine Kombination dieser Methoden.
Ich habe verschiedene Typen von rechts nach links identifiziert: stationäre Scanner, mit deren Hilfe wir relativ kleine Objekte mit größerer Genauigkeit scannen, als andere Scannertypen in der Lage sind.
Bodengestützte Laserscanner dienen zum Scannen großer Objekte. Es kann sich um ein ganzes Gebäude oder um Elemente einer Industrieanlage handeln.
Mobile Steuerungs- und Messgeräte mit der Möglichkeit, den Scankopf durch eine Sonde zu ersetzen. Und Handscanner, die mobilsten und auch recht genauesten.
Mit Scansystemen können Sie nicht nur die besten Produkte herstellen, sondern sie werden auch selbst besser. Diese Folie zeigt einen Handscanner von
Artec -
Artec Leo . Dies ist einer der interessantesten Scanner auf dem Markt. Seine Besonderheit ist die Fähigkeit, zu scannen und mit Scanergebnissen zu arbeiten, ohne eine Workstation und ein Netzteil anzuschließen. Dafür ist er mit einem Akku, einem guten Prozessor und einem integrierten Touchscreen ausgestattet.
Kosten für Ausrüstung
Unterschiedliche Typen und Preiskategorien von Scannern weisen unterschiedliche Genauigkeiten auf. Dies hängt von den verwendeten Technologien und den Entwurfsentscheidungen der Entwickler des Scanners ab.
Aufgaben scannen
Eine der Hauptaufgaben des 3D-Scannens in der Produktion ist das Reverse Engineering oder das Reverse Engineering. Das Erhalten von Zeichnungen einer einzelnen Konstruktionsdokumentation ist eines der Probleme, die in der modernen Produktion durch Scannen gelöst werden. Wenn kein Scanner vorhanden ist, sieht der Vorgang zum Erhalten einer Zeichnung ungefähr so aus: Ingenieure gehen mit einem anderen Messwerkzeug zum Objekt, um die Skizzenabmessungen zu erfassen, Messungen vorzunehmen, zu ihren Arbeitsstationen zurückzukehren und das Modell gemäß der Skizze im
CAD-Programm von Grund auf neu zu entwerfen. AutoCAD,
Compass , SolidWorks oder andere, die sich im Unternehmen befinden.
Das Modellieren ist eine zeitaufwändige Aufgabe, die dem Designer viel Zeit in Anspruch nehmen kann. Ein weiterer negativer Faktor beim Erstellen einer Zeichnung kann der Fehler beim Aufnehmen von Größen sein. In diesem Fall muss eine Gruppe von Ingenieuren zum Objekt zurückkehren.
Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden, bis eine qualitativ hochwertige Zeichnung des Produkts und des von uns benötigten 3D-Modells erhalten wird. Dies kann zeitaufwändig sein. Jede moderne Produktion arbeitet mit 3D-Modellen. Wo immer Sie jetzt einen Prototyp erstellen oder ein Endprodukt wie eine Form erhalten, wird überall ein 3D-Modell benötigt.
Hier können Sie den Prozess der Digitalisierung einer Karosserie beobachten - eine berührungslose Methode, wie Sie sehen können.
Das Scansystem empfängt ein dreidimensionales Modell in Form einer Punktwolke. Anschließend erhalten wir mithilfe von Software ein 3D-Modell im STL- oder OBJ-Format.
Außerdem können wir von diesem Modell die Konstruktionsdokumentation erhalten und die erforderlichen Abmessungen entfernen. Wie Sie wissen, würde eine Person, die dies manuell tut, viel Zeit verbringen. Der Digitalisierungsprozess ist recht einfach, selbst ein Student kann damit umgehen.
Das Video zeigt das
Metrascan-Scansystem von
Creaform . Der Vorteil besteht darin, dass Sie mit dem System mit einer Volumengenauigkeit von 60 Mikrometern pro 16 Kubikmeter scannen können.
Ich bitte Sie, sofort darauf zu achten - Volumengenauigkeit und lineare Genauigkeit sind unterschiedliche Parameter, sie sollten nicht verwechselt werden.
Diagnose
Beim Scannen erhalten wir die Geometrie des Produkts über die gesamte Länge. Mit einer speziellen Software können wir anhand dieser Daten eine Schlussfolgerung über das gescannte Objekt ziehen, ohne an den Arbeitsplatz zurückkehren zu müssen. Wir können sofort einen Bericht an den Produktionsstandort senden, an dem die erforderlichen Maßnahmen ergriffen werden Unfallverhütung und Fehlerbehebung - das spart das Budget vor großen Verlusten.
Informationen werden auf die Festplatte geschrieben und in Umlauf gebracht. Auf diese Weise haben Sie immer Zugriff darauf.
Die manuelle Dimensionierung ist nur für große schwere Objekte mit nicht der komplexesten geometrischen Form zulässig. Übrigens digitalisieren wir auch große Objekte mit einem Scanner, beispielsweise zu Hause oder in Industrieanlagen. Diese Aufgaben werden normalerweise von speziellen Scannern ausgeführt.
Aber wie wir wissen, sind die meisten realen Aufgaben in der Produktion unterschiedlich.
Echte Aufgaben in der Produktion
Auf dieser Folie sehen Sie Beispiele für reale Probleme der modernen Produktion, bei denen es erforderlich ist, ein digitales Modell des Kopfes eines Motorblocks, einer Form oder eines anderen Produkts mit komplexer geometrischer Form zu erhalten, was für eine Person fast unmöglich ist, dies manuell zu tun.
Modellierung
In dieser Grafik können Sie einen Schakal in Abhängigkeit von den Arbeitskosten für die Erstellung eines 3D-Modells und der Konstruktionsdokumentation des Produkts hinsichtlich seiner Komplexität beobachten. Wie Sie verstehen, ist es dem Scanner absolut egal, was gescannt werden soll: eine Kugel, ein Zylinder, ein Motor als Ganzes oder in zerlegter Form.
Hersteller, in denen es keine Scansysteme gibt, die immer noch Arbeitskräfte einsetzen, um Konstruktionsdokumentationen und Zeichnungen zu erhalten, die Humanressourcen ineffizient nutzen und nicht die Möglichkeit haben, ihre Gewinne zu steigern, die Arbeitskosten im Bereich der Konstruktion zu senken und sie auf andere notwendige Aufgaben zu lenken.
Kontrolle
Ein weiterer Anwendungsbereich, in dem Scansysteme unverzichtbar sind, ist die Überwachung. Bei jeder Produktion gibt es Kontrolle: Eingabe, Ausgabe, Zwischenstufe. Wir können verschiedene Tools zur Steuerung verwenden. Ich werde nicht über veraltete und nicht mehr wirksame Steuerungsmethoden sprechen. In den meisten Fällen, in denen keine Scansysteme vorhanden sind, werden Steuerungs- und Messmaschinen verwendet. Wenn es sich um eine moderne Produktion handelt, andernfalls handelt es sich um alle Arten von Vorlagen und visueller Steuerung. Wir werden nicht darüber sprechen.
Wir leben in einer Zeit, in der ein Produkt ein anderes schneller und schneller ersetzt. Sich schnell ändernde Produkte zwingen uns, den Entwicklungszyklus zu ändern, ihn so kurz wie möglich zu halten, und damit ändern sich die Anforderungen an die Steuerung von Produkten. Wenn Sie sich Produkte im Alter von 5 bis 10 Jahren ansehen, werden Sie feststellen, dass die Variabilität sehr unterschiedlich aussah. Der technologische Fortschritt in der Produktion, Änderungen in den Technologien selbst, beschleunigen das Tempo der Änderungen in den Produkten.
Der Erhalt neuer Produkte in kürzerer Zeit zwingt uns, die Produktionstechnologie und die damit verbundenen Kontrollen zu ändern. Strengere Anforderungen an die Qualität der Produkte ändern auch die Anforderungen an die Qualitätskontrolle, was natürlich ist. Die zunehmende Kontrolle ermöglicht es uns, immer hochwertigere Produkte auf einer neuen Ebene zu produzieren, die für Unternehmen unzugänglich sind, die den Fortschritt der Qualitätskontrollinstrumente ignorieren und Trends in der Entwicklung ganzer Branchen setzen.
Vorteile des 3D-Scannens
Der Hauptvorteil von Scansystemen gegenüber anderen Steuerungsmethoden: Vollständiges Scannen der Geometrie der Produkte über die gesamte Länge ohne CAD-Daten,
Inspektion der gesamten Oberfläche von Produkten und Funktionsabmessungen, Export von Messergebnissen und Berichten an interne Server und Datenbanken, statistische Kontrolle von Prozessen.
Wie schon oft gesagt, ist hier die Leichtigkeit der Entwicklung wichtig. Zum Beispiel habe ich ohne Schulung gescannt: Ich habe einen Scanner herausgenommen, Software installiert, ein Produkt direkt in unserem Büro gescannt und ein 3D-Modell erhalten.
Ein ziemlich wichtiger Faktor ist die Tatsache, dass Scansysteme im Gegensatz zu denselben herkömmlichen Steuerungs- und Messgeräten mobil sind. Sie ermöglichen es Ihnen, sie mitzunehmen und Gesamtobjekte zu digitalisieren, sie in Teilen zu scannen und das Modell in Software zusammenzufügen.
Ein wichtiger Faktor ist auch, dass Sie mit einem Scanner, der 3D-Modelle mehrerer Teile erhalten hat, eine virtuelle Montage des Produkts durchführen können, bevor Sie mit der Montage in der Produktion beginnen, alle Problembereiche anzeigen und die Fehler beheben, ohne Zeit zu verschwenden.
Auf dieser Folie sehen Sie deutlich einen Vergleich des Scan-Ergebnisses mit dem CAD-Modell. Alle Abweichungen werden als Temperaturskala ausgedrückt, wobei die grüne Zone alles ist, was innerhalb der Toleranzen liegt, die roten und blauen außerhalb liegen. Sie können einen Vergleich im automatischen Modus durchführen. Die Software kann die Anzeige eines Berichts in Form einer Excel-Tabelle oder einer PDF-Datei optimieren. Das Ergebnis kann an die Produktion, Technologe, für die rasche Beseitigung der Ehe gerichtet werden.
Wenn Sie einen Scanner in der Produktion haben, haben Sie die Möglichkeit, den Überwachungsprozess mithilfe von Manipulatoren zu automatisieren.
Hier sehen Sie eine kostengünstige Lösung für ca. 5.000.000 Rubel, die sich leicht in die technische Kette integrieren lässt. Auf diese Weise können Sie alle Produkte steuern und eine digitale Produktbibliothek Ihrer Produktion erstellen. Wenn der Endbenutzer die Ehe erkennt, haben Sie die Möglichkeit, die Ursache der Ehe zu ermitteln, indem Sie das 3D-Modell aus der Bibliothek entfernen.
Digitale Bibliotheken
Die Produktion mit einer digitalen Bibliothek ist flexibler und unabhängiger. Stellen Sie sich vor, Sie können jedes Produkt, das Sie nicht einmal sehen, beeinflussen, es immer besser machen, sein Aussehen ändern, es einfacher machen, ohne die Festigkeitseigenschaften und die erforderliche Funktionalität zu verlieren, die Menge der verwendeten Rohstoffe zu reduzieren und dadurch die Produktionskosten zu senken.
Und so - mit jedem Detail. Mit allen Produkten. Dies zusammen trägt dazu bei, die Qualität all Ihrer Produkte zu verbessern und sie für Wettbewerber unerreichbar zu machen.
Eine solche Produktion ist weniger vom Lieferanten abhängig und kann im Falle einer Versorgungsstörung den Prozess so schnell wie möglich für neue Rohstoffe eines anderen Lieferanten optimieren.
Alles trägt dazu bei, dass eine solche Automatisierung in allen Unternehmen möglich ist, ohne sie können sie der Konkurrenz einfach nicht standhalten.
Im Gegensatz zu Kontrollmessgeräten müssen Scanner nicht das Teil ausrichten und für jedes Produkt ein komplexes Kontrollprogramm erstellen, mit dem nicht jeder qualifizierte Spezialist fertig wird.
Um mit dem Scanner arbeiten zu können, müssen zwei Personen geschult werden. Dies kann der Chefingenieur, der für die Produktion zuständige Spezialist und der Designer sein. Wenn ein solcher Spezialist entlassen oder versetzt wird, kann ein neuer Mitarbeiter schnell genug geschult werden. Natürlich sind hier sowohl Fähigkeiten als auch Kenntnisse in Software erforderlich, alles kommt mit der Zeit, aber ein Mitarbeiter kann in nur wenigen Tagen mit der Arbeit beginnen und beginnen.
Indem Sie alle Informationen zu den am Produktionsstandort gescannten Objekten speichern, können Sie sich ein Bild von den Produkten machen und auf dieser Grundlage den weiteren Produktionszyklus vorhersagen und ihn beeinflussen, um die Kosten für die Überwachung der Produktqualität und die Vermeidung von Unfällen zu senken, wenn es sich um diagnostisches Scannen handelt Ausrüstung. Die Produktion wird eingestellt, das Tool wird beschädigt, die Bedingungen werden verletzt und die Verträge werden unterbrochen. Dadurch verlieren Sie das Vertrauen Ihrer Kunden, die sich beim nächsten Mal nicht an Ihr Unternehmen, sondern an ein anderes wenden. All dies kann, wie Sie bereits verstanden haben, durch eine rechtzeitige Modernisierung der Steuerungen vermieden werden.
Warum sollten Sie uns bei der Auswahl der Ausrüstung kontaktieren?
Wir sind ein Multi-Branding-Unternehmen und bevorzugen keine Geräte einer bestimmten Marke, sondern wählen sie ausschließlich nach den Anforderungen und Bedürfnissen des Kunden aus. Gleichzeitig haben wir Beziehungen zu Herstellern aufgebaut und verfügen über ausreichende Erfahrung, um die Eigenschaften der Geräte kompetent zu verstehen und angemessene Entscheidungen zu treffen.
Wenn Sie sich an den
Top 3D Shop mit seinen Zielen und Vorgaben wenden, kann der Käufer sicher sein, dass er die Option erhält, die am besten zur Erreichung dieser Ziele und zur Lösung von Problemen geeignet ist und nicht die rentabelste für einen Hersteller oder Händler.
Wenn Sie mit uns zusammenarbeiten, sparen Sie Zeit und damit Ihr Geld und modernisieren die Produktion schnell und ohne allzu große Kopfschmerzen.
Vasily Kiselev, Top 3D Shop CEO & Gründer
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