Skip to main content

3D Scannen

Reverse Engineering

3D-scans voor reverse engineering

Oppervlaktereconstructie is onderdeel van het reverse engineeringproces, waarbij bestaande objecten of componenten worden begrepen en digitaal worden gereconstrueerd door middel van analyse en reproductie. De laatste jaren is 3D-scannen een onmisbaar hulpmiddel geworden voor deze veeleisende taak.

Voor 3D-scannen op korte afstand gebruiken we mobiele 3D-scanners, de T-Scan LV-laserscanner van Zeiss (Steinbichler) of de Comet L3D-stripprojectiescanner van Zeiss (Steinbichler). Met deze 3D-scanners kunnen we componenten van vrijwel alle formaten digitaliseren. De nauwkeurigheid van de scanners ligt tussen ca. 6 µm en ca. 200 µm, afhankelijk van het meetvolume. De scanners werken contactloos en kunnen doorgaans vrijwel alle oppervlakken scannen zonder objectmarkeringen. We bereiden de gescande puntenwolk van het te digitaliseren object voor met behulp van de software Geomagic Design X (Rapidform XOR) om een ​​CAD-model te maken. CAD-modellen worden gemaakt door middel van exacte oppervlaktereconstructie of door middel van parametrische reconstructie van het model met behulp van een 3D CAD-systeem. Beide vallen onder de term reverse engineering. De 3D CAD-systemen die wij gebruiken zijn Creo (Pro/Engineer) en Autodesk Inventor.

3D-scans, waar het voor is

Nauwkeurige detectie van fysieke objecten

Met behulp van een 3D-scanner en de 3D-scans daarvan kunnen fysieke objecten uiterst nauwkeurig worden vastgelegd. Deze scanners leggen niet alleen de externe vorm van een object vast, maar ook de interne structuur en oppervlaktetextuur. Hierdoor is het mogelijk om zelfs de meest complexe onderdelen om te zetten in digitale 3D-modellen die u op de computer kunt bewerken. Er worden verschillende scantechnieken gebruikt, zoals laserscanners, gestructureerde lichtscanners, computertomografie en fotogrammetrische systemen.

Reverse Engineering met 3D-scans

analyse en reconstructie van producten

Zodra deze 3D-modellen digitaal zijn, kunnen ze worden gebruikt voor reverse engineering. Dit betekent dat ingenieurs het ontwerp en de functionaliteit van een bestaand product kunnen analyseren zonder dat ze over de originele plannen of CAD-bestanden hoeven te beschikken. Dit is vooral handig wanneer er geen documentatie beschikbaar is voor oudere producten of wanneer er wijzigingen of verbeteringen moeten worden doorgevoerd.

Toepassingen in verschillende industrieën

innovatie en efficiëntie

In veel sectoren, van de lucht- en ruimtevaart tot de automobielindustrie, heeft het gebruik van 3D-scannen voor reverse engineering geleid tot innovatie en verhoogde efficiëntie. Bedrijven kunnen bestaande producten optimaliseren of vervangende onderdelen produceren zonder dat ze dure gereedschapswissels hoeven uit te voeren. Dankzij de 3D-scantechnologie is reverse engineering een krachtig hulpmiddel geworden voor productontwikkeling en -verbetering.

Voor 3D-scanning op korte afstand maken wij gebruik van mobiele 3D-scanners, laserscanners of streepprojectiescanners, maar ook van fotogrammetriesystemen.

Workflow: Reverse engineering

Varianten van Reverse Engineering

Er zijn verschillende varianten van het oppervlaktereconstructieproces die worden gebruikt, afhankelijk van de specifieke vereisten en het type object. Hier zijn enkele veelvoorkomende variaties:

Verschil tussen oppervlaktemodel en volumemodel

Oppervlaktemodellen en volumemodellen zijn twee verschillende typen weergaven van 3D-objecten in computergraphics en CAD-ontwerp. Dit zijn de belangrijkste verschillen tussen oppervlaktemodellen en vaste modellen:

Oppervlaktemodellen:

1. Oppervlakteweergave

Oppervlaktemodellen zijn modellen die alleen het buitenste oppervlak van een object weergeven. Dit oppervlak wordt weergegeven door een verzameling verbonden vlakken (bijvoorbeeld driehoeken of veelhoeken, vrije oppervlakken of regelmatige geometrie).

2. Lagere opslagvereisten

Oppervlaktemodellen vereisen doorgaans minder geheugen dan vaste modellen, omdat ze alleen de buitenste grenzen van een object opslaan.

3. Voor visuele representaties

Oppervlaktemodellen zijn zeer geschikt voor visuele weergaven en animaties, omdat ze de externe vorm van een object nauwkeurig kunnen weergeven. Ze worden veel gebruikt in de entertainmentindustrie, game-ontwikkeling en architecturale visualisatie.

4. Onvolledige informatie

Omdat oppervlaktemodellen alleen het buitenoppervlak weergeven, ontbreekt vaak de interne structuur van een object, zoals gaten, kanalen of ondersnijdingen. Dit betekent dat ze niet altijd geschikt zijn voor het weergeven van informatie over holtes of interne componenten.

Volumemodellen:

1. Volumeweergave

Solide modellen geven het geheel van een object weer, inclusief het buitenoppervlak en de binnenruimte. Ze bestaan ​​uit regelmatige geometrieën of vrijgevormde oppervlakken die de volledige ruimte binnen en buiten het object beschrijven.

2. Grotere opslagvereisten

Solide modellen vereisen doorgaans meer opslagruimte dan oppervlaktemodellen, omdat ze informatie over de gehele ruimte opslaan, zelfs binnen een object.

3. Voor analyse en simulatie

Solide modellen zijn zeer geschikt voor technische analyses, simulaties en berekeningen, omdat ze de interne structuur van een object nauwkeurig kunnen weergeven. Ze worden vaak gebruikt in medische beeldvorming, eindige-elementenanalyse, vloeistofdynamica-analyse en materiaalkunde. Ze zijn essentieel voor CNC-productie of additieve productie (3D-printen).

4. Uitgebreide informatie

Solide modellen verschaffen uitgebreidere informatie over de interne structuur van objecten, waardoor ze onmisbaar zijn voor wetenschappelijke en technische toepassingen.

In veel gevallen hangt de keuze tussen oppervlakte- en vaste modellen af ​​van de specifieke vereisten van een project. Om de externe vorm van een object visueel weer te geven, zijn oppervlaktemodellen vaak voldoende. Wanneer echter gedetailleerde analyses, simulaties, productieprocessen of weergave van de interne structuur vereist zijn, zijn solide modellen de betere keuze.

Proces van oppervlaktereconstructie met behulp van 3D-scanning

Oppervlaktereconstructie met behulp van 3D-scanning is een cruciaal proces op het gebied van reverse engineering en digitale productie. Dit proces richt zich op het vastleggen en omzetten van de oppervlakken van geometrische objecten in digitale modellen die gebruikt kunnen worden in verschillende toepassingen, zoals 3D-printen, CAD-modellering en kwaliteitscontrole. Hieronder wordt het proces van oppervlaktereconstructie met behulp van 3D-scanning nader toegelicht.

Voordelen van Reverse Engineering

Reverse engineering is een essentiële techniek om het oorspronkelijke ontwerp nauwkeurig te behouden bij het converteren van fysieke objecten naar digitale modellen.

Hier volgen enkele van de belangrijkste voordelen van deze procedures:

1. Digitalisering van fysieke objecten

Reverse engineering maakt het mogelijk om fysieke objecten nauwkeurig te digitaliseren. Dit is vooral handig als u objecten uit de echte wereld wilt omzetten in digitale modellen, bijvoorbeeld voor ontwerp-, analyse-, archiverings-, schalings- of productiedoeleinden.

2. Reverse Engineering

Oppervlaktereconstructie is een belangrijk proces bij reverse engineering. Hiermee is het mogelijk om bestaande producten of componenten te analyseren, reconstrueren, opschalen en verbeteren zonder dat u afhankelijk bent van originele ontwerpgegevens of tekeningen.

3. Nauwkeurige detectie van oppervlakken

Deze methoden bieden de mogelijkheid om oppervlakken van objecten met extreme precisie vast te leggen. Dit is vooral belangrijk in sectoren als de geneeskunde, de lucht- en ruimtevaart, de architectuur en de auto-industrie.

4. Kwaliteitscontrole

Reverse engineering wordt zeer effectief ingezet bij kwaliteitscontrole om ervoor te zorgen dat geproduceerde onderdelen of producten voldoen aan de oorspronkelijke ontwerpvereisten. Geometrische afwijkingen kunnen snel worden geïdentificeerd en gecorrigeerd door het digitale CAD-model (het doelmodel) te overlappen met de 3D-scangegevens (de werkelijke gegevens).

5. Efficiënte modellering

In de computergraphics en het ontwerp maken oppervlaktereconstructietechnieken het mogelijk om snel en efficiënt 3D-modellen te maken. Dit is vooral belangrijk voor animatieprojecten, computerspellen en architecturale visualisaties.

6. Medische toepassingen

In de geneeskunde worden oppervlaktereconstructietechnieken vaak gebruikt om patiëntspecifieke modellen, implantaten en prothesen te maken. Ze zijn ook cruciaal bij chirurgische planning en simulatie.

7. Lagere ontwikkelingskosten en datavolume

Door bestaande fysieke prototypes of modellen te gebruiken en deze om te zetten in digitale formaten, kunnen de ontwikkelingskosten worden verlaagd. Dit bespaart tijd en middelen. Gebiedsreconstructie vermindert de hoeveelheid gegevens aanzienlijk.

8. 3D-printen en -fabricage

Met reverse engineering is het mogelijk om 3D-modellen te maken voor 3D-printen of CNC-bewerking. Dit is cruciaal voor de productie van prototypes, op maat gemaakte onderdelen en zelfs de productie van kunstobjecten.

9. Bouw en architectuur

In de architectuur maakt reverse engineering het mogelijk om digitale modellen van gebouwen, monumenten en historische locaties te maken. Dit kan nuttig zijn bij renovatie-, restauratie- en planningsprojecten.

10. Onderzoek en wetenschappelijke analyse

Ook bij wetenschappelijk onderzoek en analyse zijn gebiedsreconstructietechnieken van groot belang. Ze kunnen worden gebruikt om materiële structuren, biologische weefsels, geologische formaties en nog veel meer te bestuderen.

Klaar om samen te werken?

Verschillen tussen CAD en CNC

CNC (Computerized Numerical Control) en CAD (Computer-Aided Design) zijn twee verschillende, maar nauw verwante technologieën die worden gebruikt in de maakindustrie en in het ontwerpproces. Dit zijn de belangrijkste verschillen tussen CNC en CAD:

Need to „CAD“ (Computer-Aided Design):

1. Functie

Met CAD-software kunt u 2D- en 3D-modellen van producten, componenten of gebouwen maken. Het is een ontwerp- en tekentool waarmee ingenieurs en ontwerpers digitale CAD-modellen kunnen maken, wijzigen en analyseren. Dit CAD-model fungeert als een virtuele weergave van echte objecten en maakt nauwkeurig ontwerp en verificatie mogelijk vóór de daadwerkelijke productie of implementatie.

2. Toepassingsgebieden

CAD wordt in uiteenlopende sectoren gebruikt, waaronder werktuigbouwkunde, architectuur, elektronicaontwerp, de automobielindustrie en de lucht- en ruimtevaart. Het wordt gebruikt om producten en gebouwen te ontwerpen en visualiseren voordat ze worden gebouwd of geproduceerd.

3. Maken van concepten

Met CAD kunnen gebruikers nauwkeurige 3D-modellen maken en hieruit technische tekeningen afleiden die alle relevante afmetingen en details bevatten. Deze tekeningen vormen de basis voor het ontwerpproces.

4. Creatief proces

CAD ondersteunt het creatieve ontwerpproces en biedt hulpmiddelen voor het creëren en manipuleren van vormen, oppervlakken en structuren. Het maakt ook het maken van prototypes en CAE-simulaties, zoals FEM-analyses of stromingsanalyses, eenvoudiger.

5. Output

De output van CAD-software bestaat uit digitale 2D- en 3D-modellen, technische tekeningen en bestanden die gebruikt kunnen worden om te communiceren met andere teams of om fysieke prototypes te maken.

De afkorting CNC (Computerized Numerical Control):

1. Functie

CNC is een geautomatiseerde productietechnologie waarbij computergestuurde machines worden gebruikt om fysieke objecten te creëren op basis van digitale ontwerpen (CAD-bestanden). CNC-machines kunnen nauwkeurige en herhaalbare bewerkings- en productieprocessen uitvoeren.

2. Toepassingsgebieden

CNC wordt in de maakindustrie gebruikt om verschillende materialen te bewerken, zoals metaal, hout, kunststof en meer. Denk hierbij aan frezen, draaien, boren, snijden en 3D-printen.

3. Maken van concepten

CNC-machines lezen digitale CAD-bestanden die het ontwerp van een onderdeel of product bevatten. Op basis van deze CAD-gegevens besturen ze de gereedschappen en bewegingen om het fysieke object te creëren.

4. Creatief proces

CNC biedt een hoge precisie en reproduceerbaarheid bij de productie van onderdelen. Het minimaliseert menselijke fouten en maakt de productie van complexe componenten met nauwe toleranties mogelijk.

5. Output

De uitvoer van CNC bestaat uit fysieke onderdelen of werkstukken die exact overeenkomen met de specificaties in het CAD-bestand. CNC wordt vaak gebruikt in serieproductie om onderdelen in grote aantallen te produceren.

Optimale CNC-gegevens worden met behulp van 3D-scanning uit het onderdeel gereconstrueerd

Het gebruik van 3D-scannen om optimale CNC-gegevens te reconstrueren heeft een revolutie teweeggebracht in de maakindustrie. Deze innovatieve technologie is een belangrijke stap op weg naar Industrie 4.0.

CAD en CNC vullen elkaar aan omdat CAD het mogelijk maakt om digitale modellen te maken. Deze worden vervolgens door CNC-machines gebruikt om fysieke onderdelen te produceren. Deze combinatie heeft de productieprocessen in veel sectoren verbeterd en versneld.

Het belang van 3D-scans

Nauwkeurige detectie van componenten

De sleutel tot het succes van deze aanpak ligt in de nauwkeurige registratie van de componenten met behulp van 3D-scans. Deze scanners met een hoge resolutie kunnen elk detail van een onderdeel vastleggen, inclusief de complexe geometrie, oppervlaktetextuur en eventuele defecten. Hierdoor is een uiterst nauwkeurige weergave van het onderdeel in digitale vorm mogelijk.

Reconstructie van optimale CNC-gegevens

Efficiënte verwerking dankzij nauwkeurige informatie

De vastgelegde 3D-scangegevens worden vervolgens omgezet in CNC-gegevens, die de basis vormen voor de bewerking. Met dit proces kunnen optimale CNC-programma’s worden gemaakt die perfect op het onderdeel zijn afgestemd. Door rekening te houden met de exacte vorm en afmetingen van het onderdeel, wordt onnodig materiaalverlies vermeden en kan de verwerkingstijd aanzienlijk worden verkort.

De voordelen van de aanpak

Precisie, efficiëntie en duurzaamheid

Het reconstrueren van optimale CNC-gegevens met behulp van 3D-scannen biedt talloze voordelen. De CNC-programma’s zijn uiterst nauwkeurig en resulteren in componenten van de hoogste kwaliteit. Tegelijkertijd worden grondstoffen bespaard, omdat de geoptimaliseerde programma’s zorgen voor minder materiaalverspilling en kortere verwerkingstijden. Dit draagt ​​bij aan duurzaamheid en kostenefficiëntie.

Toepassingen in diverse industrieën

Van luchtvaart tot medische technologie

Deze aanpak wordt in verschillende sectoren gebruikt, van de luchtvaart tot de medische technologie. In de luchtvaartindustrie maakt het de productie van lichte en toch robuuste componenten mogelijk, terwijl in de medische technologie op maat gemaakte implantaten en prothesen nauwkeurig kunnen worden vervaardigd. Het gebruik van 3D-scans om optimale CNC-gegevens te reconstrueren, toont het enorme potentieel van deze technologie voor de moderne maakindustrie.