Die Wogen des Meeres: Artec Ray beschleunigt das Reverse Engineering für ein massives Schnellboot

Der Bau eines Bootes stellt von Grund auf eine schwierige Aufgabe dar: Oberste Präzision ist in allen drei Dimensionen zu gewährleisten. Das Boot muss manövrierfähig, gut verarbeitet und sicher sein. Wenn zudem detaillierte Pläne oder Kundenanforderungen zu berücksichtigen sind, wird die Aufgabe noch schwieriger und zeitaufwändiger. Das ist noch nicht alles: Vor dem eigentlichen Bau und all dieser handwerklichen Arbeit stehen noch die Konstruktion, das Testen der einzelnen Komponenten und die technische Planung.

Professionelle Schwerlastboote warten darauf, vermessen zu werden. (Foto mit freundlicher Genehmigung von 3D Creative.)

Herausforderung Perfektion

Für ein niederländisches Familienunternehmen, das Boote baut, geht es vor allem darum, die Technologie voranzutreiben, das Handwerk zu verfeinern und Erwartungen zu übertreffen – insbesondere was die Wartezeit anbelangt. Genau hier kommt moderne Technologie ins Spiel: Sind Produkte reproduzierbar, lässt sich ihre Herstellung mit Hilfe von Reverse Engineering beschleunigen und vereinfachen.

Beim Reverse Engineering eines Bootes müssen viele komplexe Oberflächen erfasst werden, die vorher sehr genau zu vermessen sind. Mit herkömmlichen Methoden würde dies Wochen dauern ohne Garantie auf wirklich zuverlässige Daten. Das 3D-Scannen macht diesen Prozess unkompliziert und liefert exakte Maße für Spezialanfertigungen und einwandfreie Beschläge. Vor diesem Hintergrund erteilte das Unternehmen einen Auftrag zum 3D-Scannen von drei massiven Booten mit dem Ziel, Teile zu reproduzieren und so den Produktionsprozess zu optimieren.

Die fraglichen Boote - Frachttransporter, Rettungsboote, militärische RIBs - sind alle für den professionellen Einsatz und für schwierige Missionen bestimmt. Um höchste Qualität zu gewährleisten, werden die Boote mit den neuesten Technologien entworfen und konstruiert. Für eine originalgetreue digitale Kopie der vorhandenen Modelle fiel die Wahl auf einen 3D-Scanner von Artec 3D. Jedes der Schiffe wog bis zu einigen Tonnen, was bedeutete, dass das Projektteam diese mit schweren Maschinen bewegen, heben und drehen musste, um sie zu scannen und gleichzeitig 3D-Repliken in bestmöglicher Qualität zu erhalten. All diese Herausforderungen machten den gesamten Prozess zu einer scheinbar unlösbaren Aufgabe.

Einführung der 3D-Technologie in die Praxis

Das Team von 3D Creative, einem in Litauen ansässigen 3D-Technologieunternehmen, ist kein Neuling, wenn es um das 3D-Scannen wirklich großer Objekte geht. Als führender Anbieter von 3D-Dienstleistungen in den baltischen Ländern und als Gold-zertifizierter Partner von Artec 3D, verfügte das Unternehmen über das Fachwissen und die Ausrüstung, um ein Projekt wie dieses in Angriff zu nehmen. Aufgrund der spezifischen Anforderungen des Bootsentwicklers entschied sich das Scan-Team für Artec Ray, einen Laser-3D-Scanner mit großer Reichweite, der für die präzise Erfassung großer Objekte konzipiert ist.

Artec Ray ist für die Aufgabe gerüstet. (Foto mit freundlicher Genehmigung von 3D Creative.)

Ray zeichnet sich durch eine hervorragende Winkelgenauigkeit und saubere Scans bei der Erfassung großer Objekte wie Turbinen, Propeller oder sogar Schiffe aus. Dies war von entscheidender Bedeutung, da das ultimative Projektziel darin bestand, für das Reverse Engineering STL-Dateien in perfekter Qualität zu erhalten. Zusätzlich zur Submillimeter-Genauigkeit bietet Ray volle Funktionalität für jeden Arbeitsablauf und jede Umgebung – und ermöglicht damit ein Projekt dieser Dimension unter freiem Himmel. Der auf einem Stativ montierte Ray kann von einem Laptop oder über die Smartphone-App Artec Remote gesteuert werden, so dass das Scannen praktisch ohne Vorbereitung beginnen kann.

Mit der Materie vertraut

„Wir standen bei diesem Projekt vor zwei großen Herausforderungen. Erstens, alles in zwei Tagen zu scannen, was aufgrund der Größe und des Gewichts der Formen recht schwierig war”, so Šarūnas Paulauskas, Chief Technical Officer von 3D Creative. „Die zweite Schwierigkeit bestand darin, die Oberflächen für das Scannen vorzubereiten, da die Formen ursprünglich sehr glatt und glänzend waren.“

Glatte und glänzende Formen stellen beim Scannen in der Regel eine große Herausforderung dar. (Foto mit freundlicher Genehmigung von 3D Creative.)

Das Team wollte, dass alles so reibungslos wie möglich verläuft, und vereinbarte daher mit dem örtlichen Bootshersteller, das Scannen auf dessen Gelände durchzuführen. Die Boote wurden mit Hilfe von schwerem Gerät bewegt und das Gelände entsprechend vorbereitet. Für Überraschung sorgte, dass eine der 12 Meter langen Formen, die gescannt werden sollten, draußen im Regen stand. Sie musste erst noch getrocknet werden, bevor das Pulver aufgetragen werden konnte, um eine für das Scannen matte Oberfläche zu erhalten.

„Die Oberflächen von handgefertigten Formen sind meist sehr unterschiedlich. Da sie nicht auf Grundlage von CAD-Daten bearbeitet werden, ist es sehr kostspielig und zeitaufwändig, die Teile zu montieren”, erklärt Paulauskas. „Normalerweise muss man viele Teile neu einpassen und zuschneiden, um alles an seinen Platz für die aus den Formen gefertigten Rümpfe zu bekommen. Durch das Scannen konnte der Bedarf an menschlicher Arbeit erheblich gesenkt werden: viele Aufgaben sind in der CAD-Software mit Submillimeter-Genauigkeit erledigt worden, noch bevor die Rümpfe hergestellt wurden.“

Nach all den Vorbereitungen war das Team erstaunt, dass das Scannen selbst nur drei bis vier von insgesamt 35 Arbeitsstunden in Anspruch nahm. Zur großen Freude des Scan-Teams und des Kunden konnte die Zeit bis zur Fertigstellung des Projekts auf anderthalb Tage verkürzt werden. Alle drei Boote wurden in 12 Stunden mit einer Punktgenauigkeit von 0,7 mm gescannt und anschließend in Artec Studio nahtlos weiterverarbeitet.

3D-Scannen und Bearbeitung in Aktion. (Foto mit freundlicher Genehmigung von 3D Creative.)

Die hohen Erwartungen erfüllen

„Unsere Hauptaufgabe bestand darin, sehr saubere und genaue Oberflächen für das Reverse Engineering zu erfassen. Wir mussten nur eine Seite, die Innenseite der Form, nebst den Kanten scannen”, so Paulauskas weiter. „Mit Artec Ray war diese Aufgabe zu bewältigen, und die gewonnenen Daten eigneten sich hervorragend für das Reverse Engineering. Bei den manuell gefertigten Formen konnten wir keine Stellen überspringen, da das Spiegelmodellierungs-Werkzeug hier nicht funktioniert. Nicht alles war symmetrisch, und unser Kunde brauchte alle Details im richtigen Verhältnis, um mit den Entwürfen fortfahren zu können. Schließlich hatten wir 3D-Modelle der drei verschiedenen Rümpfe, wobei der Motorraum und der Sitzbereich später vom Ingenieurteam des Herstellers hinzugefügt wurden.“

Die gescannten 3D-Modelle wurden verwendet, um STEP-Dateien zu erstellen, was durch Reverse Engineering geschah. Da es sich um ein handgefertigtes Schiff handelt, mussten die Reverse-Engineering-Spezialisten besonders sorgfältig darauf achten, die authentischen Formen zu erhalten. Das Projekt erwies sich als einzigartig, vor allem weil die Entwürfe auf althergebrachten Entwürfen basieren. Dem Scan-Team wurde deutlich gemacht, dass die zu entwerfenden Boote auch unter den rauesten Bedingungen praktisch unzerstörbar sein mussten. Jedes noch so kleine Detail war wichtig, denn jede Ungenauigkeit in der Erfassung würde die Fahrtauglichkeit eines Bootes gefährden.

Der Bau eines Bootes hat sich von der traditionellen Handwerkskunst hin zum 3D-Scannen und Reverse Engineering weiterentwickelt, wobei das Beste aus allem herausgeholt wurde. Das litauische Team verhalf der Authentizität der handwerklichen Arbeit zu der Genauigkeit und Geschwindigkeit, die nur das 3D-Scannen bieten kann. Bei jedem Reverse-Engineering-Projekt gilt es, die beste Lösung zu wählen und sie intelligent einzusetzen. Dank der Artec Technologie hat dies wieder einmal funktioniert – die neuen Boote sind sicher und langlebig und können in See stechen.