Parametrisches Reverse-engineering mit Solid Works

 

reverse engineering eines Spritzgussteils

In vielen elektrotechnischen Produkten sind Funktionsteile aus Kunststoff verbaut. Deren Gestalt wird durch die Funktion und die dafür notwendige Stabilität der Teile definiert. Die Konstruktion von Funktionsteilen besteht i.d.R. hauptsächlich aus parametrisch bestimmbaren Elementen den sogenannten regelgeometrischen Grundkörpern.

Entsprechend erfolgt das Reverse-Engineering für solche Teile durch eine parametrische Nachkonstruktion. Hierfür ist Solid Works eine hervorragend geeignete Software. Wegen der weiten Verbreitung von Solid Works bietet 3Dpadelt den Konstruktionsservice mit Solid Works seit vielen Jahren als Dienstleistung an.

Am Beginn der Nachkonstruktion eines Teiles fertigen wir dafür einen qualitativ sehr hochwertigen 3D Scan an. Im Ergebnis haben wir alle Maße vom Teil im richtigen Zusammenhang in digitaler Form (als STL Daten). Solid Works bietet ab der Version 2016 gut handhabbare Funktionalitäten für die Nutzung importierter STL Daten als Konstruktionsgrundlage an. Da diese Software nicht abwärtskompatibel ist, stellen wir parametrische Reverse-Engineering Ergebnisse vorzugsweise ab dieser Version bereit. Wünschen Sie Daten in einer älteren Version von Solid Works, so können wir diese ebenfalls liefern.
Der zeitliche Aufwand für die Konstruktion ist dann aber höher.

Daten vom 3D Scannen nach dem Ausrichten nach x-y-z

Qualitätsmerkmale vom parametrischen Reverse-Engineering

Das hier abgebildete Teil ist ein Kunststoffteil, das durch Spritzguss produziert wurde.
Verflüssigter Kunststoff wurde in eine Form gedrückt und darin abgekühlt. Die Prozesse von Erstarren und Schwinden sind von vielen technischen Faktoren abhängig. Sie erfolgen oft ungleichmäßig und führen zu Verformungen. Im Ergebnis zeigen Bauteile aus Kunststoff Abweichungen im Rahmen erlaubter Formtoleranzen von der gewünschten Geometrie. Verzüge. eingefallene Flächenbereiche gegenüber von Stegen, Auswerferabdrücke, Schwankungen in der Wandstärke und viele andere unerwünschte Effekte sind ebenfalls nachweisbar. Diese treten in irgendeiner Form bei jedem Kunststoffteil auf. Würde man nun durch eine Flächenrückführung die Dreiecknetze vom STL einfach in nurbs Flächen überführen, würden die Fehler am Teil bei der nächsten Produktion vervielfacht.  Aufgabe des Konstrukteurs ist es, die technischen Gesichtspunkte, die dem Funktionsteil zu Grunde liegen,  zu erfassen. Dafür wird dann ein ideales Modell erstellt.

  • ideale Geometrieelemente,
  • das verzugsfreie Zusammenspiel von Elementen einer Baugruppe,
  • statisch notwendig eingehaltene Wandstärken,
  • sinnvolle konstante Entformungsschrägen
  • und produzierbare Verrundungsradien

 

sind einige der Qualitätsmerkmale, die in einer guten Nachkonstruktion enthalten sind.
Darüber hinaus gestalten wir unsere parametrische Konstruktion in Solid Works nach Ihren Gewohnheiten. Bei 3Dpadelt  passen wir unsere Konstruktionen auf Wunsch Ihren Entwicklungshistorien an. So fügen sich unsere Datensätze am besten problemlos in Ihre Arbeit ein.

 Konstruktion des Hauptkörpers im reverse-engineering mit Solid Works.

Arbeitsschritte in der Nachkonstruktion eines vorhandenen Teiles mit Solid Works

Zu Beginn der Nachkonstruktion erfolgt die Ausrichtung der 3D Scandaten.
Die Hauptebenen werden so gewählt, dass möglichst viele Geometrieelemente durch einfache Funktionen konstruiert werden können. Beim vorliegenden Teil bieten sich hierfür die großen Flächen als Grundebene und die senkrecht dazu stehenden Verrippungen an.

Der Konstrukteur schaut sich die Gesamtgeometrie an und bildet sich dabei seine Strategie für eine wirtschaftliche Konstruktion. Durch die Erfahrung aus einer großen Zahl ähnlicher bearbeiteter Objekte kann er dabei intuitiv zügig vorgehen und gleich die Hauptkörper konstruktiv anlegen.

Reverse-engineering der Detailkörper mit Solid Works

Die konstruktive Nachbildung der Details ist der zeitintensivste Arbeitsschritt beim reverse engineering. Auf der Grundlage des 3D Scans wird kein Element übersehen.
Bei der Konstruktion werden alle sinnvollen Symmetrien erkannt und in den Datensatz eingepflegt. Auf praktische Dimensionierungen und den technischen Erfordernissen angepasste Toleranzierungen der Parameter wird an dieser Stelle besonders geachtet.
Bei der Konstruktion von assemblies wird an dieser Stelle komplex im funktionalen Zusammenhang gearbeitet. Dadurch sind von vornherein alle Baugruppenteile aufeinander abgestimmt mit gleichen Parametern oder festgelegtem konstanten Spiel. Unsere Ingenieuere sind in der mechanischen Konstruktion erfahrene Maschinenbau Ingenieure. Alle Objekte werden von Anfang an funktions-, norm und fertigungskonform angelegt.

Verschmelzung der Konstruktionselemente und Kantenverrundung mit Solid Works

Sind alle Deteilkörper konstruiert, werden diese zu einem Gesamtbauteil verschmolzen. Dabei werden alle Innen und Außenradien produzierbar und gleichmäßig verrundet.

Qualitätssicherheit bei jedem Schritt im Reverse-Engineering

Da an der Objektporientierung während der Konstruktion nicht mehr gerüttelt wird, werden alle Abweichungen der konstruierten Geometrie von den gescannten Daten immer angezeigt und aufmerksam geprüft. Ungewollte Toleranzüberschreitungen sind damit ebenso ausgeschlossen, wie die konstruktive Mitnahme sinnloser Verformungen.

Mit jedem fertig gestellten Datensatz speichern wir bei 3Dpadelt einen kompletten Geometrievergleich zwischen konstruierten und gescannten 3D Daten. So können Sie die Qualität von Konstruktion und Ursprungsteil sofort anhand von screenshots einschätzen. Mit einem freien viewer können Sie selber jedes Detail der Konstruktion in von Ihnen gewünschten Toleranzbereichen farblich markieren und beurteilen.

Solid Works ist nicht nur ein reiner Volumenmodeller, sonder gleichzeitig ein mächtiges Flächenmodellierungstool. Mit den entsprechenden Funktionalitäten können den Konstruktionen Designelemente hinzugefügt werden. Durch die Verschmelzung beider Arbeitsweisen, liefert 3dpadelt hybrides reverse-engineering als native Solid Works Daten für Teile, die sowohl funktions- als auch designrelevant konstruiert werden müssen.

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