Aufrufe
vor 5 Monaten

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DIGITALE

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG AUS DER VIRTUELLEN CAD-WELT IN DIE PRODUKTION SPECIAL Wie können neue Produkte oder auch Produktvarianten schnell vom CAD-Design in die reale Welt der Fertigung übertragen werden? Die Antwort lautet: Mit Laserprojektionssystemen. Autor: Ralf Müller-Polyzou, LAP GmbH Laser Applikationen, Lüneburg und Jess Märtterer, 3DE, Borken Industrielle Projektionslaser werden in unterschiedlichsten Branchen eingesetzt. Die gute Sichtbarkeit auf fast allen Oberflächen bei variierendem Umgebungslicht wird von keiner anderen Projektionstechnik erreicht. Eine präzise Darstellung von Konturen auf dreidimensionalen Objekten ist auch in großen Maßstäben möglich. So werden z. B. Rotorblätter für die Windindustrie mithilfe von Laserprojektionssystemen hergestellt. Auch in der Luftfahrtindustrie und im Schiffbau sind Projektionslaser bei der Herstellung von Composite-Teilen und der Montage von Komponenten im Einsatz. Ebenso kann die Laserprojektion in der Architektur eine präzise Montagehilfe sein. Mit Laserprojektionen lassen sich virtuelle CAD-Geometrien auf reale Objekte projizieren. Sie stellen somit eine Erweiterung der Realität dar. 94 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

DIGITALE PRODUKTENTWICKLUNG 01 Präzise Darstellung von Konturen in der Composite-Fertigung auf Basis virtueller CAD-Geometrien 02 Prozess zur Laser-Assistenzsystem- Optimierung „DIE LASERPROJEKTION ERMÖGLICHT BAUPROZESSE, DIE BISHER NICHT MÖGLICH WAREN“ www.DerKonstrukteur.de 01 Jess Märtterer, Senior Designer bei 3DE und Experte für Rhinoceros 3D Speziell in Branchen mit komplexen geometrischen Formen, wie beispielsweise im Schiffbau, sind auf gekrümmten Oberflächen kaum Referenzpunkte oder definierte Kanten vorhanden. Hier ist das Projizieren von virtuellen Konstruktionslinien eine willkommene Erweiterung der Realität. So sind Konstruktionen realisierbar, die wir bisher nicht in Erwägung gezogen haben. 02 PLUG-IN-DOWNLOAD Das LAP-Plug-in für Rhinoceros 3D steht auf www.food4rhino.com in der Kategorie Manufacturing & Fabrication zum freien Download zur Verfügung. PLUG-IN FÜR RHINOCEROS 3D Für den Einsatz in einer Laserprojektionssoftware müssen die darzustellenden Inhalte der originären CAD-Datei bearbeitet werden. Die Bearbeitung erfolgt in der Arbeitsvorbereitung als funktionale Verbindung der Konstruktion mit der Fertigung. Neben dem Erstellen und Bearbeiten von Projektionsdateien lassen sich auch Optimierungen z. B. der Laserprojektions sequenzen sowie der Laserprojektionssysteme direkt in der CAD-Umgebung vornehmen. Dies ermöglicht ein CAD-Plug-in, das für Rhinoceros 3D entwickelt wurde. Rhinoceros 3D ist ein kostengünstiges CAD-System für Konstrukteure und Designer. Es kann die meisten CAD-Standardformate verarbeiten und NURBS sowie Polygon-Mesh-Geometrie darstellen. Mit Rhinoceros 3D können Kurven, Flächen und Körper erzeugt, bearbeitet, analysiert und konvertiert werden. Eine offene Entwicklerschnittstelle ermöglicht die Erweiterung der Software für individuelle Anwendungen. Spezifische Arbeitsschritte lassen sich damit komfortabel automatisieren. Das entwickelte LAP-Plug-in für Rhinoceros 3D unterstützt alle Möglichkeiten des proprietären LPD-Formats, das in Laser projektionssystemen von LAP eingesetzt wird. Darüber hinaus können mithilfe der Rhino Geometrie Engine anspruchsvolle Optimierungen der Laserprojektion gelöst werden. OPTIMIERUNG BEGINNT IN DER ARBEITSVORBEREITUNG Der Prozess der Arbeitsvorbereitung beinhaltet die Arbeitsplanung mit den Teilauf gaben Arbeitssystemplanung und Arbeitsablaufplanung. In beiden Aufgabenfeldern sind besondere Faktoren zu berücksichtigen, wenn die Laserprojektion zur Montageassistenz eingesetzt wird. Bei der Arbeitssystemplanung werden Arbeitsplätze für den Einsatz der Laserprojektion entworfen. Dabei werden neben ergonomischen Aspekten insbesondere Projektionsbereiche und die Verschattungsfreiheit im Arbeitsraum in die Planung einbezogen. Mit Rhinoceros 3D und dem LAP-Plug-in kann die Position der Laserprojektoren im Systemaufbau simuliert und optimiert werden. Anschließend lassen sich geeignete Projektionskonturen von der CAD-Geometrie ableiten. Bei Mehrprojektorsystemen werden die Normalenvektoren der Körper berücksichtigt, um die Verteilung der Projektionskonturen auf die Projektoren zu optimieren und Abschattungen zu vermeiden. Die exakten Positionen der Laserprojektoren werden nach einer Kalibrierung des Laserprojektionssystems wieder in die CAD- Umgebung importiert. Zusätzlich wird eine be- DER KONSTRUKTEUR 4/2018 95