Erwecken Sie Ihre 3D-Modelle zum Leben

Haben Sie sich nicht auch schon mal gefragt, wie man 3D-Modelle einfach im Web präsentieren kann? In der Vergangenheit waren Themen wie die Präsentation interaktiver 3D-Modelle oftmals mit sehr grossem Aufwand verbunden. Mit dem my3Dplayer muss dies nun nicht mehr sein.



Der my3Dplayer ist eine Anwendung, mit der Sie Ihre bestehenden 3D-Modelle interaktiv animieren und beschreiben können. Sei es zur Unterstützung bei Vorführungen, Webintegration oder schlicht zur Dokumentation. Montage- oder Wartungsanleitungen lassen sich schnell und unkompliziert für Ihre Zielgruppe erstellen.




Schauen Sie sich nachfolgende Beispiele an:

3D Scan „Dante Schuggi“ bei den Baseler Verkehrs Betrieben

Interview mit Herrn Bammerlin, Leiter Entwicklung und Projekte bei Basler Verkehrs-Betriebe BVB


Thomas Mihatsch:  Wir haben für Sie im März 2018 den Unterboden einer Tram mit unserem MetraSCAN System aufgenommen. Können Sie uns weiter Informationen zu dem Hintergrund geben?

Herr Bammerlin:   Die Stadt Basel ist für ihr sehr gut ausgebautes Tram-Netz bekannt. Die Baseler Verkehrsbetriebe unterhalten eine historische Flotte, die für Stadtrundfahrten und Events gebucht werden können. Die „Dante Schuggi“ ist jedem Baseler ein Begriff. Sie wurde Anfang des 1900 Jahrhundes gebaut und wurde damals mit einer luxuriösen Jugendstil Einrichtung ausgeliefert. Heute hat die Kabine eine schlichte Holzbestuhlung.

Nun ist es so, dass es eine Vorschrift des Bundesamtes für Verkehr (BAV) gibt, die besagt, dass man eine bestimmte Bremsleistung und eine Magnetschienen Bremse benötigt, um Strecken mit mehr als 8% Steigung zu befahren. Viele Abschnitte in Basel haben eine Steigung von 8% und mehr. Damit ist der Einsatzbereich der historischen Tram stark eingeschränkt. Um das gesamte Netz befahren zu könne, war diese Modernisierung notwendig.

Thomas Mihatsch:   Warum haben Sie den Unterboden und das Fahrwerk scannen lassen und haben nicht auf bestehende Pläne zurückgegriffen?

Herr Bammerlin::   Wie schon gesagt wurde die Tram um 1900 entwickelt. Damals wurden Pläne am Zeichenbrett erstellt und sind heute nur noch lückenhaft vorhanden. Bei der BVB setzen wir das 3D-CAD System SOLIDWORKS ein, mit dem wir unsere Konstruktionen erledigen. Da ist es eine grosse Hilfe, wenn man für die Integration der Magnet Bremse ein 3D Model zur Verfügung hat.

Thomas Mihatsch:   Wie kann man sich das Scannen vorstellen?


Herr Bammerlin:   Die c+e forum hat uns in diesem Fall unterstützt. Es wurde ein MetraScan750 der Firma Creaform für die Aufnahme eingesetzt. Der komplette Unterboden wurde in ca. 6 Stunden mit dem Scanner erfasst. Was uns besonders an dem System beeindruckt hat, war die Flexibilität des Systems.

Für die Messung wurden ca. 50 Targets an der Tram angebracht. Nachdem diese Targets von dem System erfasst wurden, konnte der Scanner frei im gesamten Raum bewegt werden und es wurden alle für uns relevanten Bauteile der Tram erfasst.

Thomas Mihatsch:   Wenn Sie sagen es hat ca. 6 Stunden gedauert die Daten zu erheben, wie lange hätten Sie dafür mit Bleistift und Metermass gebraucht?

Herr Bammerlin:   Da wir das früher genauso gemacht haben, kann ich die Zeiten dafür sehr gut abschätzen. Für eine solche Massaufnahme hätten zwei Leute eine Woche an dem Tram messen müssen. Die 40 Stunden sind aber nur ein Aspekt dabei. Weiterhin beutet es auch, dass wir den Platz auf der Hebebühne und in der Halle für eine Woche blockieren. Und dann ist es so, dass man in diesem Fall sich nur auf die Struktur konzentriert, die primär für die Bremse benötigt wird. Unter Umständen merkt man erst bei der Montage, dass man eine Kollision mit einem anderen Bauteil hat und dann entstehen weitere Kosten.

Thomas Mihatsch:   Wie sind Sie dann weiter vorgegangen?

Herr Bammerlin:   Ein Teil der Daten haben wir so belassen, wie sie der Scanner geliefert hat. Diese Daten entsprechen exakt der 3D Geometrie und sind aus sehr vielen Dreiecken aufgebaut. Für eine Kontrolle, ob es Kollisionen gibt und ob der Bauraum ausreichend gross ist, sind diese Daten sehr gut zu verwenden.

Für die Konstruktion haben wir punktuell 3D-CAD Modelle mit dem Design X erstellen lassen.

Im SOLIDWORKS haben wir die Scandaten, die CAD Modelle aus dem Reverse Engineering und unsere eigenen Konstruktion in einem Modell zusammengeführt.


Mit diesen Modellen konnten wir die notwendigen Anpassungen durchführen.

Anschliessend wurden die 3D-CAD Daten an einen Statiker übergeben. Der mittels FEM den Nachweis erbracht hat, dass die vorhandenen Struktur mit den Kräften, die Bremse auf den Rahmen ausübt, innerhalb der erlaubten Belastungsgrenzen bleibt.


Thomas Mihatsch:   Wie hoch war der Aufwand, den Sie für die Integration leisten mussten?

Herr Bammerlin:   Durch das Reverse Engineering waren wichtige Strukturen bereits als 3D-Modelle vorhanden und der Bauraum war direkt im CAD ersichtlich. Die mechanische Integration haben wir in 40 Stunden fertiggestellt.

Thomas Mihatsch:  Wir bedanken uns für das Interview!

3D Laserscannen mit dem Smartphone

Beim Scannen von grösseren Objekten ist es nicht immer einfach, den Bildschirm im Blick zu behalten. Ganz ohne visuelles Feedback zu scannen ist aber schwierig, den Laptop ständig umzustellen, noch schwieriger.


Wie gut, dass heute jeder ein Smartphone hat!

Der Prozess

Für das Smartphone gibt es eine Reihe von Apps, mit denen der Laptop-Bildschirm auf das Smartphone übertragen werden kann. Geeignet dafür sind der „TeamViewer“ und „Chrome Remote Desktop“. Die Einrichtung der Tools ist sehr einfach und intuitiv gehalten.

Ist das Smartphone und der Laptop mit demselben WLAN verbunden, kann ganz einfach die Übertragung gestartet und während dem Scan-Prozess der Fortschritt auf dem Handy beobachten werden.

Will man das Smartphone nicht einfach so festhalten, gibt es als Zubehör reichliche Möglichkeiten.

Die einfachste Option ist der PopSocket. Dieser wird an die Rückseite des Handys geklebt und schon kann es losgehen. Wer sein Handy besser schützen will, kann sich einen Fahrradhalter kaufen und anstelle des Lenkers einen Stab mit einem Fahrradhandgriff nutzen.

Bei diesem Setup gilt es einzig den hohen Batterien Verbrauch im Auge zu behalten. Und, was mit dem Handy geht, funktioniert natürlich auch mit einem Tablet.

Viel Spass beim Testen.


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Ausgleich von Fertigungstoleranzen

Für die Pharmaindustrie werden Mischbehälter in verschiedenen Grössen gefertigt, wobei jeweils Edelstahl-Profile zu einem Rahmen für den Mischbehälter zusammengeschweisst werden. Die Trichter werden dabei mit der Anlage über die Flansche angeschlossen.

Damit das Gewicht des Bauteils nicht auf den Flansch drückt, liegt der Rahmen in einer Aufnahme. Eine Kundenforderung war es, keine beweglichen Teile zur Justage der Position des Rahmens zu verwenden. Damit müssen Rahmen, Maschine und Flansch perfekt aufeinander ausgerichtet sein.

Problemstellung

Während der Montage wurde festgestellt, dass der Flansch nicht bündig zum Gegenstück stand. Nun stellte sich die Frage, an welcher Stelle eine Anpassung vorgenommen werden muss, um das Bauteil zu retten.

Eine Herausforderung bestand schon im Ausmessen der Mischbehälter. An der Stelle, an der der Abstand zwischen dem Flansch und dem Rahmen bestimmt werden muss, befindet sich kein fixer Punkt von dem aus gemessen werden kann.



Die Lösung

Die Behälter wurden mit unserem Creaform MetraScan aufgenommen und anschliessend im ControlX mit den CAD Daten verglichen.

Im Prinzip gab es zwei Möglichkeiten:
1.) Der Flansch wird so angepasst, dass er auch zum krummen Rahmen passt.
2.) Der Rahmen wird so abgeschliffen, dass er zum krummen Flansch passt.

Fall 1 - Flansch anpassen

Um den Flansch anzupassen, wird zunächst eine Auswertung im Control X erstellt, bei der die Ausrichtung der Scandaten zu den CAD Daten so gewählt wird, dass der Auflagepunkt auf dem Rahmen als erste Referenz gesetzt wird.


Die blauen Flächen werden benutzt, um die gescannten Daten so eng wie möglich an diese Flächen „anzusaugen“.

Schaut man sich nun die Auswertung der Daten auf dem Flansch an, kann eine individuelle Dichtung 3D gedruckt werden, die genau diese Toleranzen aufnimmt. Diese Vorgehensweise verursacht die geringsten Kosten und meidet das Risiko, das System nachhaltig zu beschädigen.


Im nachfolgen Bild ist zu erkennen, an welchen Stellen der Rahmen trotz der Ausrichtung vom Model abweicht. Bei der Grösse des Rahmens und einer Abweichung von 0.2mm ist das ein sinnvoller Ansatz.



Fall 2 - Der Rahmen wird angepasst

Im zweiten Fall wird die Ausrichtung so geändert, dass die Auflagefläche des Flansches die höchste Priorität hat. So erhalten wir die Information, wie der Rahmen angepasst werden muss, damit alles passt. Es ist wieder die blaue Fläche, auf die mit hoher Priorität ausgerichtet wird.




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Project Warbird

In der Schweiz soll nach alten Konstruktionsplänen eines Kriegsflugzeuges aus dem Zweiten Weltkrieg, ein leichtes und modernes Flugzeug als Replikat entstehen. Lässt man die Panzerung weg und verwendet moderne Werkstoffe, wird daraus ein sehr attraktives Fluggerät.

Wie zu erwarten, sind die Bauunterlagen sehr lückenhaft. In einem Hangar aber steht noch ein Model dieses Typs. Mit den 3D-Scannern von Creaform können die für ein Reverse Engineering benötigten Daten vor Ort aufgenommen und anschliessend in der Software Design X für eine parametrische Rückführung genutzt werden.

Phase 1

Im folgenden Bild sehen Sie, wie das Flugzeug mit Referenzpunkten für das Scannen vorbereitet wurde. Diese Punkte werden benötigt, damit sich der Scanner am Model orientieren kann. Das Laserscannen wurde mit dem mobilen 3D-Scanner HandyScan durchgeführt. Nach dem Scannen bekommt man ein bereits sehr genaues Model mit einem sehr hohen Detaillierungsgrad. Das Flugzeug nicht über den gesamten Konstruktionsprozess für die Entwicklung zugänglich ist schaffen wir mit den Scann-Daten eine sehr gute Basis auf die sich der Konstrukteur immer wieder beziehen kann.


Phase 2

In der nächsten Phase werden die Scandaten für die weitere Verwendung optimiert. Da wo kleine Details gefordert werden (z.B. Schraube) wird extrem fein aufgelöst. In Bereichen, an den sich grosse Flächen befinden wird die Auflösung automatisch gröber.


Phase 3

Jetzt werden die Bereiche der Verkleidung definiert, die man einzeln in einem CAD Modell überführen will. Dazu werden mit CAD Funktionen im Design X parametrische Skizzen erstellt. Diese werden anschliessend mit bekannten 3D CAD Funktionen wie Austragen, Rotation, Sweep und Loft in ein parametrisches Modell überführt. Dabei erhalten Sie stets eine Rückmeldung, wie gut das CAD Modell zu den Scandaten passt.


Phase 4

Hat das Modell eine ausreichende Reife erreicht, wird es mit der im Design X definierten Parametrik an ein CAD System, z.B. SOLIDWORKS, übergeben. Im CAD-System werden die relevanten Informationen für die Fertigung, Statik und Aerodynamik hinzugefügt.

So hilft uns modernste Technik bei der Bewahrung und Rekonstruktion von längst verloren geglaubten Schätzen.



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