Anwendungsbereiche

ATOS optimiert Entwicklungsprozesse, Qualitätssicherung und Fertigung. Einsatzbereiche sind 3D-Inspektion, Flächenrückführung und Rapid Manufacturing.


3D-Inspektion

Grundlage für die 3D-Inspektion und Qualitätskontrolle von Bauteilen – zum Beispiel Bleche, Werkzeuge und Formen, Turbinenschaufeln, Prototypen sowie Spritz- und Druckgussteile – sind die Messdaten des ATOS Core. Der 3D-Scanner erfasst die komplette Oberfläche eines Bauteils vollflächig und berührungslos. Aus Millionen Messpunkten berechnet die ATOS-Software automatisch die 3D-Koordinaten in Form einer hochauflösenden Punktewolke (STL-Dreiecksnetz).
Dieses Polygonnetz beschreibt Freiformflächen und Regelgeometrien, die nun in der Form- und Maßanalyse mit der Zeichnung oder direkt mit dem CAD-Datensatz abgeglichen werden können.

Da Maßabweichungen zum CAD-Datensatz farblich dargestellt sind, erklären sich Korrekturmaßnahmen durch die Farbgebung von selbst. Mehrere 100 Seiten lange, klassische Tabellenprüfberichte schrumpfen so auf wenige Bilder und Funktionsmaße zusammen.

Für die Auswertung der Messdaten bietet die GOM-Software verschiedene Möglichkeiten: Sie kann zeichnungsbasiert oder CAD-basiert, aber auch über FTA-Merkmale erfolgen.Angelehnt an die Arbeitsweise klassischer taktiler Koordinatenmessmaschinen ist die zeichnungsbasierte Inspektion. Für den Vergleich der Messdaten mit dem CAD-Datensatz verfügt die GOM-Software über zahlreiche Schnittstellen. Neutrale Formate wie IGES, JT Open und STEP, aber auch native Formate wie CATIA, NX, Solidworks und Pro/E, können ohne zusätzliche Kosten importiert werden. Darüber hinaus ist ein Messplan-Import von CSV-, DMI-, ASCII-, IPP und FTA-Daten (Functional Tolerances & Annotations) als Grundlage für die Bemaßung und Inspektion möglich.

Für die Analyse von Bauteilen können in der Software Flächen, Schnitte und Punkte mit den CAD-Daten verglichen werden. Auf Basis der Soll-Daten können zusätzlich Regelgeometrien (Linien, Ebenen, Kreise, Zylinder) generiert werden. Auch die krümmungsbasierte Inspektion, zum Beispiel die Analyse von Spalt und Bündigkeit, Rückfederung sowie von Form- und Charakterlinien, ist möglich. Desweiteren beinhaltet die Software ein Tool für die Analyse von Form- und Lagetoleranzen, über welche die Abmaße, die Form und die Position von Merkmalen bestimmt werden, die letztlich die Funktion des Bauteiles sicherstellen. Für die Analyse baugleicher Teile gibt es außerdem ein Trendmodul, mit dem die Bauteilvariation in der Serienproduktion ermittelt werden kann.


Flächenrückführung

ATOS Core erfasst Millionen Messpunkte mit feinsten Details. Die ATOS-Software berechnet daraus automatisch die 3D-Koordinaten in Form einer hochauflösenden Punktewolke (ASCII/STL). Das errechnete Polygonnetz beschreibt Freiformflächen und Regelgeometrien und bildet bei der Flächenrückführung die Basis für die Erstellung eines CAD-Modells.

Zur Flächenrückführung der Scandaten in mathematisch beschriebene Flächen (NURBS-Flächen) oder Volumenkörper (Solids) können diese als STL-Netz oder ASCII-Punktewolke exportiert werden. Auch der Export von Schnitten, Tape- und Kontrastlinien sowie Regelgeometrien im IGES-Format ist möglich. Die eigentliche Umwandlung der Scandaten in ein CAD-Oberflächenmodell erfordert spezielle Software-Pakete. Auch einige CAD-Programme beinhalten mittlerweile Module zur Flächenrückführung. Um sicherzustellen, dass die CAD-Flächen den Scandaten entsprechen, können diese neu erstellten Flächendaten in die ATOS-Software importiert werden. Anschließend lässt sich die Abweichung der beiden Datensätze berechnen und in einer Falschfarbendarstellung visualisieren.

Zum Einsatz kommt Reverse Engineering vor allem im Design und in der Produktentwicklung, um handgefertigte Anschauungs- oder Designmodelle, zum Beispiel im Automobil- und Prototypenbau, sowie manuelle Änderungen an den Modellen in ein CAD-Modell zu überführen.

Besonders in der Produktentwicklung verbessern die Messdaten außerdem Simulationen, denn sie gewährleisten, dass die tatsächliche Form des Modells genau mit der Form des Rechnermodells, das in der Simulation verwendet wird, übereinstimmt.

Wichtiges Einsatzgebiet für das Reverse Engineering ist außerdem der Werkzeugbau. Es können nicht nur CAD-Daten erzeugt werden, zum Beispiel bei älteren Werkzeugen oder der Duplizierung, sondern auch manuelle Änderungen am Werkzeug während der Erprobung oder Reparatur in den CAD-Datenbestand zurückgeführt werden.


Rapid Manufacturing

Verfahren wie das 3D-Drucken sowie andere additive Herstellungsprozesse (SLM, SLS, FDM, DMLS, etc.) ermöglichen die Konstruktion und Umsetzung von Bauteilgeometrien, die mit herkömmlichen Produktionsverfahren bislang nicht möglich waren. Im Vordergrund stehen dabei organische Konstruktionen und Freiformflächen, die hohen haptischen, ergonomischen und visuellen Ansprüchen genügen.

ATOS Core ermöglicht im Bereich des 3D-Druckens die schnelle 3D-Erfassung von Bauteilen jeglicher Art. Ohne Weiterbearbeitung kann der entstandene 3D-Datensatz (STL) sofort im 3D-Drucker kopiert und vervielfältigt werden.

Die Datensätze können jedoch auch beliebig bearbeitet und verändert werden – beispielsweise in der kostenlosen GOM Inspect Software. So kann die Größe des Bauteils durch einfache Skalierungsfunktionen angepasst oder beliebige andere 3D-Datensätze mit dem bestehenden kombiniert werden. Durch diese Technik wird eine „mass customization“ möglich, so dass z.B. im Dentalbereich oder in der Hör-Akustik individuell angepasste Teile dennoch als Massenprodukt hergestellt werden können. Im industriellen Sektor ergänzt oder ersetzen additive Fertigungsprozesse zunehmend herkömmliche Produktionsverfahren wie das CNC-Fräsen oder formgebundene Verfahren.

Da die Bauteilgeometrien oftmals aus komplexen Freiformflächen bestehen, können diese nur mit optischen Systemen wie dem ATOS Core auf Form- und Maßhaltigkeit geprüft werden. Dabei spielt besonders im Prototypenbau und bei der Kleinserienherstellung die Inspektion der Geometrie und Funktion eine entscheidende Rolle. Der ATOS Core wird dabei für die Inspektion von Formen und Werkzeugeinsätzen, die mit additiven Verfahren hergestellt wurden, eingesetzt, ebenso wie bei der Form- und Maßhaltigkeitsanalyse der damit produzierten Bauteile.