Reverse Engineering – Konstruktion mit Freiformflächen

Das Ergebnis eines 3D Scans ist ein STL Datensatz. Enthält dieser ausreichend Messdaten von allen wichtigen Oberflächenbereichen, kann mit der Konstruktion begonnen werden. Im folgenden Beispiel wird eine Nachkonstruktion eines Turbinenrades mit NX gezeigt.
Im ersten Schritt werden die STL Daten ausgerichtet. Hierfür werden charakteristische Geometrieelemente wie Zylinderachsen und Ebenen genutzt. Diese Ausrichtung vereinfacht die Konstruktion. Symmetrieoperationen und Regelgeometrien können dadurch schnell beim reverse engineering eingefügt werden.

Reverse Engineering mit Siemens NX

Reverse Engineering eines Verdichterlaufrads

Ausrichtung von STL Daten mit Siemens NX

Siemens NX ermöglicht die Bildung von Volumenkörpern aus Dreiecksnetzen über die Funktion convergence body. Größere reale Fehler von Teilen sind darin teilweise noch enthalten. Kleine Fehlstellen, Unstetigkeiten und Datenlücken werden mit dieser Funktion aber bereits beseitigt. Diese Funktionalität von Siemens NX 11 ist eine hervorragende Möglichkeit, die das reverse-engineering zu beschleunigen.
Ziel ist, aus dem reverse-engineering einen symmetrischen idealen Körper zu erhalten. Dafür müssen in der Konstruktion andere Näherungen vorgenommen werden, als es automatisch möglich ist. An vielen Stellen sind die Erfahrungen und Entscheidungen vom Konstrukteur verlangt.

Ermittlung des convergence aus STL Daten mit Siemens NX

Auswahl konstruktionstragender Splines auf dem Convergence body mit Siemens NX

Unbekannte Freiformflächen lassen sich konstruktiv am einfachsten über Splines (das sind durch Polynome definierte Raumkurven) aufbauen. NX bietet hierfür sehr komfortable tools an. Zuerst werden auf dem Datensatz Stützpunkte ausgewählt. Zwischen diese Stützpunkte wird eine Raumkurve (Spline) interpoliert. Die Stützpunkte der Splines können im NX direkt auf dem STL Datensatz angeklickt werden. Die räumliche Abweichung der gebildeten Splines von den gemessenen Daten kann im NX direkt abgelesen werden. Der Konstrukteur passt die Stützpunktzahl und deren Lage so an, dass die genäherte Kurve möglich.

Über die gewählten Splines wird ein Flächenelement (patch) aufgebaut. Im nächsten Schritt wird es über die Randkurven hinaus tangential verlängert. Der Arbeitsablauf dabei ist bei Siemens NX besonders flüssig.

Bildung eines patches zwischen Splines und dessen tangentiale Verlängerung auf dem Convergence body

Ein Turbinenrad ist ein hochsymmetrisches Bauteil. Das wird für die Konstruktion der weiteren Flügel genutzt. An den zugehörigen Winkelpositionen werden Kopien des Modells vom ersten Flügel eingefügt.

Einfügung rotationssymmetrscher Grundkörper in die Konstruktion

rotationssymmetrische Anordnung identischer Flügel beim reverse-engineering mit Siemens NX

Das Ergebnis ist ein ideales CAD Modell vom gescannten Objekt. Es liegt die komplette Konstruktionshistorie vor. Sie kann für spätere Anpassungen genutzt werden. In diesem Beispiel ist die CAD NX Entwicklungshistorie in den Srceenshots in jedem Schritt zu erkennen.

Verrundung der Kanten zwischen den Flächenelementen

Ergebnis vom reverse-engineering mit NX

Das Ergebnis eines 3D Scans ist ein STL Datensatz. Enthält dieser ausreichend Messdaten von allen wichtigen Oberflächenbereichen, kann mit der Konstruktion begonnen werden. Im folgenden Beispiel wird eine Nachkonstruktion eines Turbinenrades mit NX gezeigt.
Im ersten Schritt werden die STL Daten ausgerichtet. Hierfür werden charakteristische Geometrieelemente wie Zylinderachsen und Ebenen genutzt. Diese Ausrichtung vereinfacht die Konstruktion. Symmetrieoperationen und Regelgeometrien können dadurch schnell beim reverse engineering eingefügt werden.

Reverse Engineering mit Siemens NX

Ausrichtung von STL Daten mit Siemens NX

Siemens NX ermöglicht die Bildung von Volumenkörpern aus Dreiecksnetzen über die Funktion convergence body. Größere reale Fehler von Teilen sind darin teilweise noch enthalten. Kleine Fehlstellen, Unstetigkeiten und Datenlücken werden mit dieser Funktion aber bereits beseitigt. Diese Funktionalität von Siemens NX 11 ist eine hervorragende Möglichkeit, die das reverse-engineering zu beschleunigen.
Ziel ist, aus dem reverse-engineering einen symmetrischen idealen Körper zu erhalten. Dafür müssen in der Konstruktion andere Näherungen vorgenommen werden, als es automatisch möglich ist. An vielen Stellen sind die Erfahrungen und Entscheidungen vom Konstrukteur verlangt.

Ermittlung des convergence aus STL Daten mit Siemens NX

Auswahl konstruktionstragender Splines auf dem Convergence body mit Siemens NX

Unbekannte Freiformflächen lassen sich konstruktiv am einfachsten über Splines (das sind durch Polynome definierte Raumkurven) aufbauen. NX bietet hierfür sehr komfortable tools an. Zuerst werden auf dem Datensatz Stützpunkte ausgewählt. Zwischen diese Stützpunkte wird eine Raumkurve (Spline) interpoliert. Die Stützpunkte der Splines können im NX direkt auf dem STL Datensatz angeklickt werden. Die räumliche Abweichung der gebildeten Splines von den gemessenen Daten kann im NX direkt abgelesen werden. Der Konstrukteur passt die Stützpunktzahl und deren Lage so an, dass die genäherte Kurve möglich.

Über die gewählten Splines wird ein Flächenelement (patch) aufgebaut. Im nächsten Schritt wird es über die Randkurven hinaus tangential verlängert. Der Arbeitsablauf dabei ist bei Siemens NX besonders flüssig.

Bildung eines patches zwischen Splines und dessen tangentiale Verlängerung auf dem Convergence body

Ein Turbinenrad ist ein hochsymmetrisches Bauteil. Das wird für die Konstruktion der weiteren Flügel genutzt. An den zugehörigen Winkelpositionen werden Kopien des Modells vom ersten Flügel eingefügt.

Einfügung rotationssymmetrscher Grundkörper in die Konstruktion

rotationssymmetrische Anordnung identischer Flügel beim reverse-engineering mit Siemens NX

Das Ergebnis ist ein ideales CAD Modell vom gescannten Objekt. Es liegt die komplette Konstruktionshistorie vor. Sie kann für spätere Anpassungen genutzt werden. In diesem Beispiel ist die CAD NX Entwicklungshistorie in den Srceenshots in jedem Schritt zu erkennen.

Verrundung der Kanten zwischen den Flächenelementen

Ergebnis vom reverse-engineering mit NX

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