Fahrzeugbaubetrieb nutzt 3D-Scanner zur Steigerung der Konstruktionsqualität und um Engineering-Zeiten zu optimieren

Der Einsatz des Go!SCAN SPARK und VXmodel führt zu erheblichen Verbesserungen der internen Prozesse bei der Durchführung von Projekten bei der Schweizer Firma Sutter AG.

Was 1928 als Huf- und Wagenschmiede begann, ist 94 Jahre später ein moderner, auf den Kunden ausgerichteter Fahrzeugbaubetrieb im Zentrum der Schweiz. Die Sutter AG Lungern Fahrzeugbau ist heute auf die Entwicklung und den Bau von 3-Seitenkippern bis 40t, Ladebrücken zu allen Last- und Lieferwagen, Kofferaufbauten, Kippmulden, Schnellwechselsysteme, Spezialfahrzeuge, Wartung und Reparaturen von Aufbauten und Anhängern spezialisiert.

Vor dem Kauf des Creaform 3D-Scanners verbrachten die Konstrukteure bei Sutter etwa 5 % ihrer Arbeitszeit damit, bestimmte Komponenten mit komplexen Geometrien manuell zu vermessen, um sie an Fahrzeuge anzupassen. Dabei handelt es sich vor allem um Aluminiumabdeckungen, Unterfahrschutz, Kranbefestigungselemente und andere fahrzeugmontierte Komponenten, die auf die Bedürfnisse des Fahrzeugs oder auf die Wünsche der Kunden zugeschnitten sind. Diese Teile wurden ohne die Möglichkeit einer doppelten Kontrolle bis am Zeitpunkt der Endmontage hergestellt, da es nicht möglich war, die Geometrien am Fahrzeug selbst zu überprüfen. Abgesehen von der langen Entwicklungszeit für die Komponenten war der Aufwand für die Modifizierung und Anpassung an den endgültigen Bestimmungsort durch qualifizierte Schlosser enorm.

Anforderungen an ein neues Messsystem und Implementierung

Sutter ist oft mit großen Scanbereichen wie z.B. LKW-Fahrgestellzonen konfrontiert, bei denen der Abstand zwischen den einzelnen Komponenten zwar wichtig ist, die Messgenauigkeit jedoch hoch bleiben muss. Daher war die zentrale Anforderung bei der Anschaffung die Genauigkeit des Messsystems.

Einer der Schlüsselfaktoren bei der Entscheidung für den Creaform Go!SCAN SPARK war die Möglichkeit, nicht nur ein Produkt, sondern einen kompletten Service zu erwerben, der vom Kauf von Verbrauchsmaterialien für den Einsatz des Scanners über einen Laptop zur Unterstützung der Arbeit vor Ort bis hin zum Kundendienst im Falle von Wartung, Reparaturen und Fragen reicht.

Die Implementierung der 3D-Messlösungen von Creaform war sehr intuitiv, da sie nicht die Definition eines neuen Prozesses erforderte, sondern nur den Ersatz eines bestehenden. In der Praxis wurde der manuelle Messvorgang einfach durch das 3D-Scannen ersetzt. Die Konstruktionsabteilung erhielt dadurch nicht nur mehr Messdaten, sondern konnte zudem während der Entwicklung die tatsächlichen Abmessungen und Geometrien von Fahrzeugkomponenten überprüfen (Doppelkontrolle).

Da die Sutter AG ein kleines Unternehmen ist, wird der gesamte Prozess vom 3D-Scannen bis zur Bestellung von Rohstoffen für die Herstellung von Bauteilen wie beispielsweise Blechen von einem der Ingenieure in der technischen Abteilung abgewickelt. Eine einzige zweitägige Schulung durch einen Creaform-Techniker erlaubte es Sutter von Anfang an voll einsatzfähig und unabhängig zu sein.

LKW-Zusatzanbauteile: Teamarbeit zwischen Creaform Go!SCAN SPARK, technischem Büro und Werkstatt

Fertiges Fahrzeug „Baumaschinentaxi“

An einem Beispielprojekt soll hier gezeigt werden, wie in Zusammenarbeit zwischen Werkstatt und technischem Büro die Konstruktion, Fertigung und Montage eines maßgeschneiderten Werkzeugkoffers auf ein bestehendes LKW-Chassis für den Transport von Baumaschinen entstanden ist.

Das Projekt „Baumaschinentaxi“ ist aufgrund der aktuellen Lieferengpässe beim Fahrzeughersteller unter engen Zeitbedingungen entstanden. Dies bedeutete im Voraus viel Vorbereitung anhand von CAD-Konstruktionen durch das technische Büro. Bei der Fahrzeugankunft, konnte so sehr schnell ein avancierter Konstruktionsstand erreicht werden und die Werkstatt hat selbst einige Zusatzanbauhalter für Werkzeugkisten gebaut.

Eine weitere Anwendung, die Sutter für die Technologie gefunden hat, besteht darin, die Rückverfolgbarkeit im Archiv gemäß der ISO9001-Norm sicherzustellen. So wurde entschieden, die zusätzliche Befestigungshalterung mit dem Creaform Go!SCAN SPARK zu scannen.

Bereich mit einzuscannende Zusatzanbauhalter für Werkzeugkisten

Obwohl der Zusatzanbauhalter verschiedenste Oberflächenbeschaffenheiten, Farben und Geometrien aufweist, hat das Einscannen sehr wenig Zeit benötigt und der Materialaufwand (Targets und Mattierungsspray) war sehr gering.

3D-Scan des LKW-Chassis mit von Sutter montierten Zusatzelementen in der Software VXmodel

Mithilfe der Export-Funktion von VXmodel, konnte alles sehr schnell direkt in Solidworks importiert und nachgezeichnet werden. Das erfolgte meistens anhand der Messfunktion, der Geometrieherstellung (wie Profile, Ebene und Zylinder) in VXmodel, und danach mit dem direkten Transfer der Geometrien in Solidworks.

Reverse engineering in Solidworks

Wo möglich, wurden Einkaufsteile mit 3D-Daten der Teillieferanten ersetzt. Das ist aber keine Regel, denn oft werden fehlende 3D-Modelle durch Netzkörper aus 3D-Scans ersetzt. Diese Arbeitsweise steigert zudem die Qualität und die Vollständigkeit der eigenen Datenbank an Einkaufsteilen.

CAD-Ansicht der eingescannten Bereiche mit nachgezeichneten Werkzeugkistenhalterungen und Einkaufsteil (Hydrauliktank)

CAD-Ansicht mit Brücke (Hauptkonstruktion, herstellt vom technisches Büro), Hydrauliktank (aus 3D Daten vom Teillieferant), und Werkzeugkisten (Halterungen von der Werkstatt gebaut, und nachkonstruiert mit einem Reverse Engineering – Prozess dank des werkseigenen Creaform Go!SCAN SPARK)

Fertiggestellter Aufbau

Wie der Go!SCAN SPARK mit VXmodel Prozesse und Praktiken bei der Sutter AG verbessert hat

Abgesehen von der oben bereits erwähnten Hauptanforderung an die Genauigkeit gab es mehrere Verbesserungen auf praktischer Ebene:

• Die Platzanalyse bei der Planung von Aufbauten, aber auch von Zusatzaggregaten und Anbauteilen wurde stark vereinfacht.
• Die Genauigkeit der Messungen und die Produktion der Rohteile wurde gesteigert.
• Das Qualitätsmanagement wurde verbessert und es ist nun möglich abgeschlossene und ähnliche Projekte nachzuvollziehen.
• Die Abfallquote der Rohteile wurde reduziert bzw. auf null gebracht.
• Der Montage- und Anpassungsaufwand durch die Werkstatt wurde reduziert, was den Bedarf an hochausgebildeten Mitarbeitern vermeidet (Ziel ist eine Plug & Play-Strategie)

In Punkto Software ermöglicht das Software-Modul VXmodel der Firma Sutter, die Daten schnell und einfach zu scannen, zu verarbeiten und mit dem richtigen Koordinatensystem auszurichten sowie diese schlussendlich direkt ins CAD-Zeichnungsprogramm Solidworks zu exportieren. Der größte Vorteil, ist sicher die Möglichkeit, die Rohdaten direkt ins Solidworks-Format exportieren zu können. Dort werden mit den Daten CAD-Vergleiche vorgenommen oder dienen als Hilfe um weitere Teile zu Konstruieren.

All diese Punkte führten zu erheblichen Verbesserungen der internen Prozesse und der üblichen Praktiken bei der Durchführung von Projekten.

Zukünftige Einsatzgebiete

Sutters Grundgedanke ist es, den Einsatz des Creaform 3D-Scanners schrittweise zu erhöhen, um die technischen und praktischen Vorteile auf alle Branchen und Produkttypen zu verteilen.

Burim Shala, Technischer Leiter bei Sutter kommentiert: „Ein weiterer Schritt, den wir als Unternehmen gehen möchten, ist das Scannen von zugekauften Standardbauteilen, für die es keine 3D-Modelle gibt, damit wir unsere Produkte noch feiner und präziser planen und gestalten können. Wir möchten den 3D-Scanner hauptsächlich für Vorabklärungen einsetzen, um früher im Bauprozess zeichnen zu können. Zusammenfassend kann ich sagen, dass Creaform-Messlösungen uns helfen, den Fokus auf das „Goldene Dreieck“ zu halten.“

Blaues Dreieck. An der oberen Ecke steht ‚Qualität‘, an der unteren Ecke links ‚Zeit‘, an der unteren Ecke rechts ‚Kosten‘