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Flächenrückführung gleicht CAD-Welt mit realer Welt ab

CAD-Flächen über Scandaten erzeugen und aktualisieren


Über Flächenrückführung wird ein CAD-Flächenmodell erzeugt, das ein zuvor gescanntes Objekt möglichst genau repräsentiert. Flächenrückführung wird überall dort genutzt, wo manuell an realen Objekten gearbeitet und zudem ein CAD-Modell  für den weiteren Prozess benötigt wird. Im Modellbau werden in Clay modellierte Designobjekte und Fahrzeuge gescannt und in CAD-Flächen überführt. Im Werkzeugbau werden in der Tryoutphase manuelle Änderungen an Umformwerkzeugen gescannt und das bestehende CAD-Modell auf den aktuellen Stand gebracht. Oftmals müssen CAD-Flächen zu Werkzeugen erstellt werden, zu denen es bislang gar keine CAD-Daten gibt. 

Die gescannte Oberfläche wird zunächst über Netze (Meshes) aus einer Vielzahl von Dreiecken abgebildet. Netze können zwar zum Berechnen von NC-Bahnen benutzt werden, allerdings sind die konstruktiven Möglichkeiten mit Netzen beschränkt.

Mittels Flächenrückführung entsteht ein konstruktiv voll nutzbares CAD-Flächenmodell.


So funktioniert Tebis Flächenrückführung

Der Tebis Konstrukteur nutzt Flächenrückführung zum schnellen Aufbauen von Freiformflächen auf zugrundeliegenden Scandaten. In ein- und derselben CAD-Datei analysiert und optimiert er die Qualität der Scandaten, erzeugt darauf zunächst ein Drahtmodell, dann das Flächenmodell. Er ergänzt die per Flächenrückführung erstellten Flächen konstruktiv mit Hilfe der Kurven- und Flächentechniken der Tebis Freiformtechnologie. Mit Tebis Flächentechnologie erzielt ein geübter Konstrukteur in kurzer Zeit Freiformflächen - auch in Class-A-Qualität. Siehe hierzu auch CAD-Flächenqualität.

Ohne besondere Vorkenntnisse entstehen aus gescannten Blechteilen CAD-Konstruktionsdaten.

Im Video ist zu sehen, wie einfach die Flächenstrukturen auf die Scandaten des Blechteils gezeichnet werden und wie schnell daraus ein Flächenmodell mit tangentenstetigen Freiformflächen wird.

Das sind die Arbeitsschritte, wenn man über Flächenrückführung hochwertige CAD-Flächen erzeugen möchte:

  • STL-Daten einlesen
  • Netzdaten analysieren und bearbeiten
  • Drahtmodell auf den Netzdaten zeichnen
  • Einzelne Flächen im Drahtmodell erzeugen
  • Flächen analysieren
  • Flächen optimieren
  • Bauteil konstruktiv weiterbearbeiten

Immer dicht am Netz: Intuitiv konstruieren mit Draht- und Flächenmodell

Mit den halbautomatischen und interaktiven Zeichnungsfunktionen erzeugen Anwender auf Basis des gescannten Objekts (Netzmodell) ein Drahtmodell, über das automatisch Grad und Segmentierung der Flächen und die Flächenübergänge gesteuert werden. Die Randkurven aller Einzelflächen hängen zusammen. Über das Drahtmodell bestimmen Sie das Layout der Flächen und die Übergangsqualitäten zu den angrenzenden Flächen. Aus dem Drahtmodell und den Netzen berechnet Tebis das Flächenmodell. Änderungen am Drahtmodell wirken sich vollautomatisch auf die Flächen aus. Der Anwender bestimmt über Toleranzangaben, wie sehr Drahtmodell und Flächen an den Scandaten „kleben“.

Zum Erzeugen des Drahtmodells stehen zusätzliche Funktionen zur Verfügung, die speziell
für die Arbeit mit hinterlegten Netzen entwickelt wurden.

 


Flächenrückführung im Werkzeug- und Formenbau

Flächenrückführung im Werkzeugbau

Flächenrückführung im Formenbau

Mit Tebis Flächenrückführung werden zeitsparend virtuelle Zwillinge von realen Umform- und Spritzgusswerkzeugen erzeugt. Dabei können auch bereits existierende CAD-Daten
berücksichtigt werden. In folgenden Fällen ist Flächenrückführung ein extrem nützliches Werkzeug, das zu hohen Zeiteinsparungen führt:

  • Manuelle Änderungen am Werkzeug aus dem Tryout ins bereits bestehende CAD-Modell zurückführen und mit einer realitätsgetreuen, aktuellen Geometrie weiter arbeiten
  • Gezogenes Blechteil scannen und als Flächenmodell für Folge-OPs (Beschneiden) und Vorrichtungen bereitstellen
  • Flächen erzeugen basierend auf FEM-Netzen aus Simulationssystemen
  • Anfertigen eines zweiten Werkzeugsatzes, z.B. für zusätzliche Produktionsstandorte
  • Reparatur des Werkzeugs nach Werkzeugbruch

Flächenrückführung auf Basis von Simulationsdaten

Als Grundlage für die Flächenrückführung können auch Netzdaten aus der Umformsimulation benutzt werden. Die Ziehanlage wird zunächst bzgl. ihrer Krümmungsverläufe analysiert. Anschließend erzeugt der Konstrukteur das Flächen-Layout und befüllt die einzelnen Bereiche mit 4-Ecksflächen und beliebig getrimmten N-Ecksflächen. So erhalten Methodenplaner in kurzer Zeit Flächenmodelle.

 


Über Flächenrückführung CAD-Flächen aktualisieren bei manuellen Änderungen

In der Einarbeitungsphase verändern Werkzeugmacher Umformwerkzeuge manuell. Dadurch verliert das CAD-Modell seine Gültigkeit. Mit Flächenrückführung werden manuell vorgenommene Änderungen gescannt und komfortabel in die CAD-Modelldatei übernommen. Dadurch entstehen für den weiteren Optimierverlauf des Werkzeugs und für Duplikate enorme Zeitvorteile.

Im Video ist zu sehen, wie der Änderungsbereich an diesem Versteifungsblech in die CAD-Modelldatei eingebracht wird.

Tebis erkennt im Vergleich der CAD-Flächen mit den Scandaten, wo der Werkzeugmacher Änderungen vorgenommen hat. Der Anwender aktualisiert seine CAD-Flächen in wenigen Minuten.


Flächenrückführung im Designmodellbau

CAD-Flächen sind die Basis für alle weiterführenden Konstruktions- und Fertigungsprozesse nach dem Modellbau. Oftmals liegen sie jedoch nicht vor, weil die Formfindung über manuelle Gestaltungsmethoden erfolgt, z.B. mit Claymodellen oder weil es sich um Oldtimer-Bauteile oder Kunstobjekte handelt. Mit Flächenrückführung kombinieren Sie Handarbeit mit Konstruktionstechnik und nützen die Vorteile aus beiden Welten.  Sie erzeugen mit wenig Aufwand CAD-Flächen zu Ihren physikalischen Modellen.

Aus gescannten Oberflächen entstehen mittels Flächenrückführung in wenigen Stunden Flächenmodelle in Class-A-Qualität

Echtzeit-Analysen unterstützen den Konstrukteur bei der Kurven- und Flächenmodellierung

Änderungen von Polynomgrad, Stetigkeit, Segmentierung, Krümmungseigenschaften usw. erfolgen in Echtzeit

Zur Beurteilung der Oberflächengüte stehen vielfältige Krümmungsdiagnosen zur Verfügung

Kurven, Flächen und Scandaten werden gemeinsam verwaltet und zueinander analysiert

Konstruktion und Flächenrückführung verschmelzen in einer Benutzeroberfläche

Hochwertige Approximationstechniken sorgen für Highend-Flächenqualität

Konstruktion und Flächenrückführung ermöglichen ein optimales Flächenlayout


Ihre Vorteile aus der Methode Flächenrückführung:

  • Virtuelles CAD-Modell schnell an reales Bauteil anpassen
  • Hohe Flächenqualität in kurzer Zeit
  • Erzeugte CAD-Flächen sind konstruktiv sofort weiterverwendbar
  • Hohe Zeiteinsparungen im Werkzeugbau-Tryout und bei Reproduktionen
  • Hohe Zeiteinsparungen in der Formfindung im Designmodellbau

Weiterführende Links

 


Das sagen unsere Kunden

Mit dem neuen Verfahren lassen sich exakt gleiche Werkzeuge schnell und effizient für mehrere Standorte gleichzeitig fertigen und einarbeiten. „Unsere Werkzeugbauten auf der ganzen Welt haben davon profitiert – selbst für Mexiko konnten wir die Werkzeuge auf diese Weise sehr schnell und standardisiert erzeugen.

Roland Schöbel, Leiter Maschinelle Fertigung, Werkzeugbau Wolfsburg, Volkswagen AG

Mit Tebis lassen sich sehr einfach und schnell vernünftige Anbaukonstruktionen an die gescannten Netzdaten realisieren. Ein besonderer Vorteil ist, dass in Tebis Netze und Flächenelemente hervorragend miteinander kombinierbar sind und mit den CAM-­Modulen in einem Zug durchgefräst werden.

Christoph Schneeberger, bei MS Design verantwortlich für den Werkzeugbau


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