Scan to CAD

Scan to CAD ist der Arbeitsablauf, bei dem aus den Daten eines 3D-Scans, also aus einer Punktwolke oder einem Polygonnetz, ein CAD-Modell mit exakter mathematischer Geometrie entsteht (im Deutschen oft Flächenrückführung oder CAD-Rückführung genannt). Er ist der zentrale Konstruktionsschritt im Reverse Engineering: Der Scan beschreibt die Oberfläche, das CAD-Modell beschreibt das Bauteil so, dass es sich ändern, auf der Zeichnung bemaßen und fertigen lässt. Gearbeitet wird in spezialisierter Software (zum Beispiel Geomagic Design X) oder direkt im CAD-System, in das das Netz als Referenz eingefügt wird.

Es gibt zwei grundlegende Vorgehensweisen:

Die automatische Flächenrückführung (Auto Surfacing) überzieht das Netz mit einem Mosaik aus NURBS-Flächen und erzeugt einen geschlossenen Volumenkörper, der den Scan getreu abbildet, einschließlich Fehlern, Verschleiß und Verformungen. Sie ist schnell und eignet sich für organische und Freiformflächen, das Ergebnis hat aber weder Parameter noch Konstruktionselemente, und Änderungen sind mühsam.

Die parametrische Modellierung auf Basis des Scans rekonstruiert die Konstruktionsabsicht. In ausgewählte Bereiche des Netzes werden Ebenen, Zylinder und Kegel eingepasst, aus Schnitten werden Skizzen abgeleitet, und das Teil wird mit Features wie Extrusion, Rotation und Verrundung neu aufgebaut. Die Maße werden auf Nennwerte gerundet, Parallelität, Rechtwinkligkeit und Symmetrie werden wiederhergestellt. Das Ergebnis ist ein parametrisches Modell mit Feature-Baum. Bei Teilen, die beides vereinen, kommt ein hybrider Ansatz zum Einsatz: prismatische Elemente parametrisch, Formflächen in das Netz eingepasst.

Scan to CAD brauchen Sie, wenn am Ende nicht nur ein Netz für den 3D-Druck oder die Visualisierung stehen soll, sondern eine Grundlage für Fertigung und Weiterkonstruktion: eine Zeichnung mit Toleranzen, ein CNC-Programm, ein Formwerkzeug, eine Änderung des Teils oder eine STEP-Datei für den Zulieferer. Typische Fälle sind Ersatzteile, die Modernisierung älterer Maschinen, die Digitalisierung handgefertigter Modelle und Prototypen oder die Übernahme eines Designmodells aus Ton oder Schaum ins CAD.

Wählen Sie die automatische Flächenrückführung für Formteile, bei denen eine getreue Kopie der Oberfläche genügt (Skulpturen, ergonomische Formen, Grundlage für Bauraumuntersuchungen oder Berechnungen). Wählen Sie ein parametrisches Modell für Maschinenbauteile, die gefertigt, toleriert und geändert werden sollen. Sein Aufwand ist oft um ein Mehrfaches höher.

Der häufigste Fehler ist, den Scan ohne konstruktives Urteil zu übernehmen. Verschlissene und verformte Flächen müssen durch Nenngeometrie ersetzt werden, und die Maße von Passungen, Gewinden und genormten Elementen werden in Normen nachgeschlagen oder aus den Gegenstücken abgeleitet. Bei Passungen mit Toleranzen im Hundertstelmillimeterbereich reicht die Genauigkeit des Scanners nicht aus, das Maß muss taktil nachgemessen werden, zum Beispiel auf einem KMG oder mit einer Messschraube. Der Scanner sieht außerdem nicht ins Innere: Innenkanäle und verdeckte Merkmale müssen auf andere Weise gemessen werden.

Der zweite Fehler ist, ein Modell aus automatischer Flächenrückführung als vollwertiges CAD-Modell auszugeben. Im STEP-Format sehen beide gleich aus, sinnvoll ändern lässt sich aber nur das parametrische Modell.

Geben Sie im Auftrag an, ob Sie ein natives Modell mit Feature-Baum brauchen oder ob eine STEP-Datei genügt, welche Abweichung des Modells vom Scan auf Formflächen zulässig ist, nach welchen Bezügen das Modell ausgerichtet werden soll und ob Sie eine Zeichnung wünschen. Verlangen Sie als Qualitätsnachweis einen Soll-Ist-Vergleich des fertigen Modells mit dem Scan.