3D-Scanning für Inspektionen: Sind 3D-Scanner eine gute Wahl?

Per Definition ist die Qualitätskontrolle der Prozess, mit dem sichergestellt wird, dass ein hergestelltes Teil einem festgelegten Satz von Qualitätskriterien oder Kundenanforderungen entspricht. Sie umfasst in der Regel das Messen, Prüfen, Testen oder Kontrollieren verschiedener Merkmale eines Teils und das Vergleichen dieser Merkmale mit den Normen und Spezifikationen, z. B. CAD-Modellen, um festzustellen, ob eine Übereinstimmung vorliegt oder nicht.

Die Qualitätskontrolle während des Fertigungsprozesses ist wichtig, weil sie die Standardisierung und Einheitlichkeit der Produktqualität gewährleistet und den Unternehmen hilft, ihre hohen Fertigungsstandards aufrechtzuerhalten. Die Verbraucher sind diejenigen, die am meisten von der Qualitätskontrolle profitieren, weil sie Produkte von besserer Qualität erhalten. Mit zunehmender Qualität steigt die Zufriedenheit und die Kundenbindung, was dazu beiträgt, bestehende Ansprüche zu stärken und neue zu entwickeln.

Für die Qualitätskontrolle können Fertigungsunternehmen auf verschiedene Messgeräte zurückgreifen. Sie können kontaktfreie Koordinatenmessgeräte (CMM, Coordinate Measuring Machine) bevorzugen, die mit Sicherheit die präziseste Messtechnik enthalten, die für die Qualitätskontrolle eingesetzt werden kann. Dieses hohe Genauigkeitsniveau ist jedoch mit gewissen Nachteilen verbunden. CMMs gehören im Hinblick auf die Programmierung und die Betriebszeiten nicht zu den schnellsten Messinstrumenten und sind daher durch alle Arten von Prüfungen oft extrem ausgelastet. Und hier kommt das 3D-Scannen als eines der besten Verfahren für die Qualitätskontrolle und als eine der besten Alternativen zur Entlastung der CMMs ins Spiel.

In diesem Beitrag möchten wir Ihnen einen Leitfaden geben, warum 3D-Scanning für Prüfungen sinnvoll ist. Wir möchten Ihnen helfen, die verschiedenen Arten von 3D-Scannern und Messsoftwareprogrammen zu unterscheiden und die beste Lösung für Ihre Prüfanforderungen zu finden. Schließlich möchten wir ergründen, wie Ihr Unternehmen und Ihre Kunden von der Entscheidung für 3D-Scanning profitieren können.

Was ist 3D-Scanning?

Bei einem 3D-Scan wird ein physikalisches Objekt oder eine physikalische Umgebung analysiert, indem Daten zur Form, Geometrie und Textur erfasst werden. Die erfassten Daten können anschließend zum Erzeugen von 3D-Modellen genutzt werden.

Ein 3D-Modell besteht aus einer Punktewolke von geometrischen Formen, die auf der Oberfläche eines Objekts erfasst werden. Diese Punkte werden anschließend verwendet, um die Form, Geometrie und Textur des physikalischen Objekts zu extrapolieren – ein Vorgang, der auch Rekonstruktion genannt wird. 3D-Scanner sind die Messgeräte, mit denen die notwendigen 3D-Daten zum Erzeugen eines 3D-Modells erfasst werden.

Welche unterschiedlichen Typen von messtechniktauglichen 3D-Scannern gibt es?

 Zur digitalen Erfassung der Form, Geometrie und Textur von physikalischen Objekten gibt es zwei Haupttypen von 3D-Scannern: taktil und berührungslos.

 Taktile 3D-Scanner tasten Objekte durch physikalische Berührung ab, während sich das Objekt auf einer präzisionsplanen Oberfläche oder in einer Halterung befindet. Traditionelle Koordinatenmessgeräte (CMM, Coordinate Measuring Machines), bewegliche Messarme und handbetriebene Messtaster sind Beispiele für taktile 3D-Scanner.

Berührungslose 3D-Scanner werfen in der Regel Laser-Linien oder weißes Licht auf das Objekt und erkennen die Reflexion mit Kameras, um Informationen über Form, Geometrie und Textur zu erhalten. Diese Technik wird Triangulation genannt, da die Laser-Reflexion, die Kamera und der Laser-Emitter ein Dreieck bilden.

Laser-basierte 3D-Scanner, 3D-Scanner mit strukturiertem Licht (oder Weißlicht) und 3D-Scanner mit optischem CMM sind Beispiele für berührungslose 3D-Scanner. Fotogrammetrie ist ebenfalls eine berühungslose Methode, um Informationen über Formen von physikalischen Objekten basierend auf der Analyse von fotografischen Bildern zu erhalten.

Welche messtechniktauglichen 3D-Scanner sollten Sie für die Qualitätskontrolle auswählen? 

Qualitätssicherung erfordert hoch akkurate Messgeräte. Deshalb liegt es nahe, Prüfungen von Merkmalen mit hohen Toleranzen von traditionellen CMMs durchführen zu lassen, während 3D-Scanner die Alternative für alle anderen Anwendungen der Qualitätskontrolle sind, insbesondere für diejenigen im Fertigungsbereich. Diese sind nicht nur kostengünstiger, sondern messen schneller, erfordern weniger Schulung, die Bedienung ist einfacher und die Programmierzeit kürzer. Dadurch sparen sie wertvolle CMM-Zeit für kritische Prüfungen.

Vor allem aber tragen 3D-Scanner dazu bei, die Arbeitsauslastung herkömmlicher CMMs zu verringern und Engpässe zu beseitigen.

Das umfassende Creaform-Sortiment der tragbaren Technologien für optische 3D-Messungen wurde speziell zur Unterstützung von Abmessungsprüfungen für die Qualitätskontrolle in Produktionsumgebungen entwickelt. Dank der beeindruckenden Genauigkeit, Geschwindigkeit, Tragbarkeit und Vielseitigkeit dieser Lösungen können Fachleute der Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung die Konformität und Qualität der Werkstücke ungeachtet von Größe, Form, Material, Oberflächenbeschaffenheit und Komplexität prüfen.

Speziell für Prüfungen entwickelte 3D-Scanner

MetraSCAN 3D

Der MetraSCAN 3D ist die kompletteste 3D-Scanlösung von Creaform für messtechniktaugliche Messungen und geometrische 3D-Oberflächenprüfungen. Er ist unempfindlich gegenüber Vibrationen im Fertigungsbereich, Teilebewegungen und instabilen Umgebungsverhältnissen und erhöht so die Effizienz von Qualitätskontrollvorgängen.

Der MetraSCAN 3D ist nach ISO 17025 zertifiziert und eignet sich daher perfekt für die Messung komplexer Formen und reflektierender Materialien sowohl im Messlabor als auch in der Produktionsumgebung.

Mit seinen 15 blauen Laserkreuzen, die bis zu 1.800.000 Datenpunkte pro Sekunde erfassen können, kann er feine Details und große Datenmengen erfassen. Seine unübertroffene Messgeschwindigkeit – von der schnellen Einrichtung bis hin zu Echtzeitscans und direkt einsatzbereiten Dateien – sorgt für eine optimierte Erfassungszeit und eine maximale Datenverarbeitungsrate, selbst bei großen Strukturen.

Kurz gesagt, der MetraSCAN 3D ist die ideale Lösung für Fertigungs- und Messtechniker, die schnell und effizient geprüfte Qualitätsteile liefern wollen.

HandySCAN 3D|BLACK-Serie

Die HandySCAN 3D|BLACK-Serie gilt als Branchenstandard für tragbare, messtechniktaugliche 3D-Scanner. Ihre schnelle Messrate erhöht die Geschwindigkeit der Qualitätskontrollvorgänge, wobei ihre Fähigkeit zur Selbstpositionierung und Tragbarkeit eine beeindruckende Bewegungsfreiheit ermöglichen.

Die ebenfalls nach ISO 17025 zertifizierte HandySCAN 3D | BLACK-Serie ist die beste Wahl, um höchste Genauigkeit und feinste Detailstufen zu erreichen und eine vollständige Nachverfolgbarkeit des Messsystems sicherzustellen. Mit ihrem adaptiven Scanbereich, dem unbegrenzten Scanvolumen, hochauflösenden Kameras und mehreren blauen Laserlinien kann sie die Qualität beliebiger Teile mit unterschiedlichsten Formen und komplexen Geometrien mit speziellen Beschichtungen und Behandlungen messen und sicherstellen.

Des Weiteren generiert der HandySCAN 3D genaue und reproduzierbare Ergebnisse unter allen Arbeitsbedingungen und in allen Umgebungen, wodurch Fertigungsunternehmen Ausfälle reduzieren und die Auslieferung an ihre Kunden verkürzen können.

Welche Messsoftware sollten Sie für die Prüfung auswählen?

Bei der Suche nach einer Messsoftware für die Prüfung sollten Sie großen Wert auf eine intuitive Benutzeroberfläche legen, die leicht zu verstehen sowie einfach zu integrieren und zu bedienen ist. Darüber hinaus sollte die gewählte Messsoftware Ihnen Zugang zu allen Werkzeugen und Funktionen bieten, die Sie für die Durchführung der Erstmusterprüfung (FAI), der Qualitätskontrolle (QC) und der Qualitätssicherung (QA) während des Fertigungsprozesses benötigen. Nicht zuletzt sollte die Software sowohl die Erfassungs- als auch die Prüffunktionen in einem einzigen Softwaremodul anbieten und eine perfekte Integration und Hardwarekompatibilität mit Ihrer bevorzugten 3D-Scanlösung bieten.

Diese Anforderungen führten uns zu VXinspect, einer intuitiven 3D-Prüfsoftware, die direkt in Creaform VXelements integriert ist. Diese Messsoftware für Prüfung erlaubt es Experten für Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung, Abmessungsprüfungen durchzuführen und Prüfberichte auf Grundlage exakter technischer Anforderungen zu erstellen. Ob für die einfache Abmessungsanalyse oder die Erstellung eines umfassenden Prüfprogramms, VXinspect bietet einen kompletten Werkzeugkasten für alle Prüf-Arbeitsabläufe, ohne Kompromisse bei der Messqualität oder den Anforderungen hinsichtlich der Form- und Lagetoleranzen (GD&T, Geometric Dimensioning & Tolerancing).

Tausende Nutzer sind von ihrer Leistungsfähigkeit und Intuitivität überzeugt und geben VXinspect als die 3D-Prüfsoftware an, die das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet. Kurz gesagt, VXinspect ist ein findiger Assistent, der Ihnen durch den Prüfprozess hilft. Dank ihrer Einfachheit und Effizienz erlaubt Ihnen VXinspect die Prüfung der Konformität gefertigter Teile und eine schnellere Auslieferung hochwertiger Teile an Ihre Kunden.

Warum sollten Sie sich für das 3D-Scanning bei Inspektionen entscheiden?

Dank 3D-Scanning muss die Qualitätskontrolle nicht mehr im Messlabor stattfinden, sondern sie kann direkt in der Produktionsumgebung durchgeführt werden. Da die 3D-Scanner von Creaform für die Messung von Teilen unter Werkstattbedingungen entwickelt wurden und dabei die Teileausrichtung beibehalten und die Messgenauigkeit sicherstellen, sind sie die perfekte Ergänzung zu CMMs.

Schwierige Prüfungen von Merkmalen mit hohen Toleranzen können so weiterhin von CMMs durchgeführt werden, während alle anderen Kontrollen mit 3D-Scannern ausgeführt werden. Auf diese Weise wird nicht nur die Produktqualität während des gesamten Fertigungsprozesses sichergestellt, sondern auch die Diagnose von gemeldeten Qualitätsproblemen verbessert, einfache und tägliche Prüfungen beschleunigt und die CMMs entlastet.

Mit der hochmodernen 3D-Scantechnologie von Creaform sind die Möglichkeiten jetzt grenzenlos. Sie können jegliche Art von Teilen scannen, unabhängig von Größe, Form, Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit oder Material. Außerdem können Sie die Qualitätsprüfungen überall in der Produktionsumgebung durchführen. Dieser Effizienzgewinn ermöglicht das Einfügen von Messzwischenschritten, was zu einer verbesserten Fertigung und Teilen besserer Qualität führt.