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Reverse Engineering mittels 3D-Scan im ViNN:Lab

 

Reverse Engineering ist eine Technik, bei der bereits existierende Bauteile erneut konstruiert und oft auch verändert werden.
Bei vielen Maschinenteilen funktioniert dies mit etwas Expertise in CAD-Programmen und Vermessung meist sehr gut. Da Maschinen zuvor häufig bereits mit Skizzen und Vermessungen konstruiert wurden, erreicht man so eine relativ hohe Genauigkeit.

Allerdings gibt es auch Hürden. Insbesondere bei sehr neuen oder alten, freihändig erstellten Bauteilen sowie bei eher biologischen Formen existieren oft keine Maße. Was auf den ersten Blick wie eine gerade Linie wirkt, kann tatsächlich eine leichte Kurve sein, und Wölbungen lassen sich nicht immer exakt vermessen.
Zudem wächst der Aufwand beim Erstellen von Dateien mittels Vermessungen exponentiell mit der Anzahl der erfassten Details.

Eine Möglichkeit, diesen Prozess zu automatisieren, ist das 3D-Scannen. Mittels verschiedener Verfahren wie:

• Taktile Koordinatenmessgeräte (CMM): Erfassen präzise 3D-Daten durch Berührung.
• Lasertriangulation: Nutzen Laserstrahlen zur Bestimmung von Entfernungen.
• Laserlaufzeitmessung (Time-of-Flight, LIDAR): Messen die Zeit, die ein Laserstrahl benötigt, um zum Objekt und zurück zu gelangen.
• Strukturlichtverfahren: Projektion von Lichtmustern auf das Objekt zur Erfassung der Geometrie.
• Streifenlicht-/Fransenprojektion: Verwenden von Lichtstreifen zur präzisen Oberflächenmessung.
• Photogrammetrie: Erstellung von 3D-Modellen aus Fotos.
• Computertomographie (CT): Ermöglicht die Darstellung innerer Strukturen.
• Magnetresonanztomographie (MRT): Verwendet Magnetfelder zur Abbildung von Geweben.
• Ultraschall-3D-Scanning: Setzt Schallwellen zur Geometrieerfassung ein.
• Infrarot-Scanning (z. B. Kinect, FaceID): Erfasst Wärmebilder zur Bestimmung von Oberflächenstrukturen.

Je nach Verfahren gibt es unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen.

Im ViNN:Lab stehen verschiedene Scanner der Firma Artec zur Verfügung.
Von dem Artec Leo, der für Vermessungen und Scans von großen Räumen und Objekten geeignet ist, bis hin zum Artec Spider, der besonders kleine und detailreiche Objekte mit Texturen erfassen kann, sind nahezu alle Möglichkeiten abgedeckt. Auch die Photogrammetrie mittels Drohnen und Kameras ist innerhalb des Labs eine Option.

Interessante Projekte, die bereits umgesetzt wurden, sind beispielsweise:

• Das Scannen eines Hühnerskeletts für einen Künstler als Ausstellungsstück gegen Massentierhaltung
• Das Scannen von abgegossenen Händen zur Digitalisierung individueller Prothesenüberzüge für die Firma Lifelike Prosthetik
• Die photogrammetrische Digitalisierung von Personen für Animationen oder von Objekten und Geräten zum Erstellen digitaler Zwillinge

Wenn ihr mehr darüber wissen wollt, wie die jeweiligen Technologien funktionieren, schaut gerne auf dem YouTube-Kanal des ViNN:Labs vorbei oder besucht einen unserer Open:Lab Days jeden Mittwoch zwischen 9 und 19 Uhr direkt im ViNN:Lab, Haus 16 auf dem Campus der THW.