Ein Formel-1-Auto ausdrucken

Dieses Formel-1-Auto wurde mit einem ­Polyjet-Drucker hergestellt. (Bildquelle: Artec)

Das Projekt zur verkleinerten Reproduktion eines echten Formel-1-Rennautos mit Artec Eva ist ein Beispiel für das breite Anwendungsspektrum von 3D-Scannern in Kombination mit Reverse Engineering. Begonnen wurde das Projekt von einem Werkzeughersteller aus Birmingham, der Artecs britischen Partner Central Scanning, Bromsgrove, Großbritannien, und den Anbieter für CAD- und CAM-Lösungen Delcam, Birmingham, Großbritannien beauftragte, ein maßstabsgetreues Modell eines Formel-1-Fahrzeugs zu erstellen, damit sich dieses in einer Größe von etwa 300 mm mittels additiven Verfahren herstellen lässt.

Central Scanning scannte das Auto, dann wurden die Daten in Powershape bearbeitet, Delcams Softwarepaket für Reverse Engineering. Der Hauptteil des Autos wurde mit dem 3D-Sensor Steinbichler Comet L3D gescannt. Anschließend wurden Cockpit, Lenkrad, Querlenkeraufhängung, Heckspoiler, Rückspiegel sowie sämtliche Bereiche, die mit Steinbichler Comet schwer zu erreichen waren, mit Eva gescannt, dem Handscanner von Artec, Luxemburg, Luxemburg.

„Wir haben Eva ausgewählt wegen seiner Tragbarkeit und Schnelligkeit. Zudem müssen wir keine Markierungen setzen, es folgt der Grafik ohne Probleme“, sagt Paul Smith von Central Scanning. Das Fahrzeug wurde in den Rezeptions- und Werkstattbereichen des Besitzers gescannt. Beide Bereiche haben stabile Lichtverhältnisse, und keine direkte Sonneneinstrahlung, was die Datenerfassung beeinträchtigen würde.

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Teil des Cockpits als 3D-Scan (Bildquelle: Artec)

Smith teilte mit uns einige Tipps, wie man Autoteile leichter scannen kann: „Indem man den Aufhängungsteilen der Querachse etwas hinzufügt, etwa bedruckte Papierschnipsel, hilft man dem Scanner die Textur nachzuverfolgen und kann die Geometrie der schmalen Querstange erfassen“, sagt er. Um die Querstangen herum gab es einige dunkle Stellen aus Kohlefaser – diese wurden leicht übersprüht. Leichte Reflektionen um den Heckspoiler herum wurden ebenfalls ein wenig besprüht, um das Erfassen leichter und schneller zu machen.

„Wir arbeiteten gerne mit Artec Eva, weil der Scanner keinerlei Kalibrierung benötigte und schnell auf schwierige Bereiche eingestellt werden konnte“, sagt Smith. Der größte Teil der Daten wurde mit Standardeinstellungen und ohne Texturen verarbeitet, um den gesamten Prozess noch einmal zu beschleunigen. Anschließend wurden die erfassten Daten in der 3D-Messtechnik-Software Polyworks von Duwe 3D, Lindau, zusammengefügt.

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Das Polygonnetz des Formel-1-Autos wurde aus den Scandaten erstellt. Nach weiteren Optimierungen ist es bereit, um mittels additivem Verfahren hergestellt zu werden. (Bildquelle: Artec)

Das fertige 250Mb-STL-Modell mit annähernd 8,5 Mio. Dreiecken wurde schließlich von Delcam mit Powershape Pro finalisiert. Komplexe doppelkurvige Bereiche waren am besten geeignet für die Flächenmodellierung, während die eher prismatischen Teile am effektivsten mit Solids modelliert werden konnten. James Slater von Delcam erklärt: „Die Front- und Heckspoiler des Fahrzeugs wurden als Solids modelliert, indem durch das Polygonnetz Bereiche abgegrenzt, extrudiert und die separaten Teile schließlich mit einfachen booleschen Operationen zusammengefügt wurden. Diese Arbeit übernahm ein Student, der vor seinem Einstieg in das Projekt lediglich eine einwöchige Schulung durchlaufen hatte. Währenddessen befasste sich einer unserer erfahreneren Ingenieure mit der für den Rumpf benötigten anspruchsvolleren Oberflächenkonstruktion. Das Endresultat war ein umfassend detailliertes, hybrides Flächen- und Solid-Modell, das mit jeder anderen Software fast unmöglich zu erstellen gewesen wäre. Eines der wichtigsten Dinge am Anfang jeglicher Reverse-Engineering-Projekte ist ein akkurates Polygonnetz.“ Die Oberfläche des Fahrzeugs wurde in Originalgröße bearbeitet. Nachdem es verkleinert worden war, wurden einige der feineren Bereiche, besonders Querstangen und Spoiler, in Powershape dicker gemacht. Das Modell wurde schließlich auf einem Objet Eden 500V, einem Polyjet-Drucker von Stratasys, Rheinmünster, mit einer Schichtdicke von 0,016 mm ausgedruckt.

Über den Autor

Yulia Ponomareva

ist Website Editor bei Artec 3D.