Creaform setzt seine Reverse-Engineering-Kenntnisse für die Gestaltung eines olympiatauglichen Trimaran-Prototyps ein, der für Athleten mit Behinderungen angepasst werden soll.
Mithilfe des MetraSCAN 3D und reverse engineering arbeiten Creaform und Studenten der École Normale Supérieure in Cachan (ENS) in Frankreich gemeinsam an der Umgestaltung eines neuartigen Trimarans: dem Kiteboadspeed (KBS). Durch die Neugestaltung des Rumpfes kann der Trimaran einem neuen Zweck zugeführt und für Skipper mit Behinderungen angepasst werden. Dazu wurde Creaform mit dem 3D-Scannen beauftragt, während sich die Studenten um das Reverse Engineering kümmern.
Das Kiteboatspeed-Projekt: eine menschliche und technologische Herausforderung
Seit 2007 arbeitet das KBS-Team an der Entwicklung dieses ersten Hochleistungsboots, das mit Tragflächen ausgestattet ist und von einem Lenkdrachen gezogen wird. Dahinter steht die Idee der Schöpfer Christophe Martin und Christophe Ballois, auf eine neue Art der Navigation umzusteigen. „Wir stehen vor einer modernen Herausforderung, denn sie vereint technologische Innovation und sportliche Leistung. Hinzu kommt die menschliche Dimension durch den Wunsch nach Selbstverwirklichung trotz Behinderung.“ Das Team geht davon aus, dass in den kommenden Jahren Regatten stattfinden werden, an denen auch Boote nach dem Prinzip des KBS teilnehmen dürfen. Gemeinsam mit der École Normale Supérieure in Cachan konzentriert sich das KBS-Team auf die Erschaffung einer neuen Bootsklasse, die später einmal für die Olympischen Spiele zugelassen werden soll. Eines ihrer Ziele: barrierefreies Hochleistungssegeln unabhängig vom Skipper, ob Mann oder Frau, behindert oder nicht. Zu diesem Zweck sollte ein Prototyp entwickelt werden, der leistungsfähig ist und dem Skipper die nötige Sicherheit bietet.
Die École Normale Supérieure in Cachan: eine stolze Tradition
Die Hochschule ENS in Cachan ist seit jeher für ihr hohes akademisches Niveau bekannt. Die ersten Fakultäten wurden 1891 gegründet. Im Verbund mit verschiedenen französischen Grandes Écoles bildet die ENS Cachan Lehrkräfte im Bereich Technik aus. 1932 erhielt die Hochschule den Namen l’École Normale Supérieure de l’Enseignement Technique (ENSET). 1985 wurde aus der ENSET Cachan die ENS Cachan mit dem gleichen Status wie andere ENS und Fakultäten für die wissenschaftliche, kulturelle und berufsbezogene Ausbildung. In der ENS werden Lehrkräfte und Forscher aus dem privaten und öffentlichen Sektor geschult, aber auch Führungskräfte für den öffentlichen und privaten Sektor sowie Führungskräfte aus Industrie und Gewerbe.
Reverse Engineering im Dienst des Projekts
Um die technischen und mechanischen Anforderungen des KBS-Teams zu erfüllen, wurde ein 3D-Modell der bestehenden Konstruktion benötigt. Die ENS Cachan und das KBS-Team wollten daraus eine Hybridlösung entwickeln, die den Rumpf mit dem Lenkdrachen verbindet. Die Skipper mussten den Trimaran analysieren, um das Boot nach ihren Bedürfnissen anpassen zu können.
2014 bat die ENS Cachan Creaform dabei um Hilfe. „Wir mussten den vorhandenen Rumpf scannen, um die Änderungen virtuell prüfen zu können, einen 3D-Druck herstellen und alle Teile montieren, um ein verkleinertes Modell zu erhalten, das das Team für seine Präsentationen und den Informationsaustausch nutzen kann. Eines der Ziele bestand darin, anhand eines CAD-Modells die möglichen Lösungen für eine Modulbauweise festzulegen, mit der das Boot an verschiedene Behinderungen angepasst werden kann. Damit die ENS-Studenten an einem 3D-Modell arbeiten und das Reverse Engineering durchführen konnten, war ein 3D-Scan mehrerer Teile erforderlich.
Da das Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée (LURPA) der ENS Cachan nur einen Creaform C-Track-Dual-Kamera-Sensor besitzt, kamen zwei Fachleute in die Hochschule, um den Scan mithilfe des optischen 3D-CMM-Scanners MetraSCAN und des Fotogrammetriesystems MaxSHOT 3D durchzuführen. Dank der Genauigkeit des MetraSCAN 3D von Creaform und der Leistungsfähigkeit des MaxSHOT 3D konnte ein hochdetaillierter Scan des Trimarans angefertigt werden – unter Bedingungen, bei denen herkömmliche Messsysteme nicht ausgereicht hätten.
Reverse Engineering: Scannen für die zweite Chance
Zur Herstellung der Modelle, die das Team brauchte, wurde der Trimaran zunächst zerlegt. Die Creaform Experten konnten auf diese Weise die Schwimmer, die beiden Ausleger und den Hauptrumpf einzeln scannen.
Der Scanvorgang für den Rumpf des Trimarans wurde wie folgt durchgeführt:
- Vorbereitung der Rumpfoberfläche: Positionierung von Anzeigen, Zielpunkten und Referenzzielpunkten.
- Fotogrammetrie mithilfe des MaxSHOT 3D von Creaform.
- 3D-Scan des halben Rumpfes mithilfe des MetraSCAN 3D von Creaform.
- Erfassung der Daten durch die Creaform Experten.
- Erstellung des Gittermodells.
- Rekonstruktion der Symmetrie und des vollständigen Rumpfes.
- Vom Hauptrumpf und anderen Teilen des Bootes wurden 3D-Drucke aus ABS-Kunststoff-Fäden erstellt, um einen Prototyp zu erhalten.
- Oberflächenbehandlung und Montage der Teile.
Das Team ist zufrieden!
Das Team war mit dem Ergebnis hochzufrieden. Es erstellte abschließend einen 3D-Druck und montierte die Teile, um ein Modell zu erhalten, das für Präsentationen und für den Informationsaustausch verwendet werden kann. Für den Herbst 2014 ist geplant, die Verteilung der Bruchpunkte des Trimarans zu ermitteln und eine Simulation anhand der neuen 3D-Änderungen zu erstellen.
Mithilfe der Messlösungen von Creaform können großflächige Objekte wie der Trimaran gescannt werden, dessen Maße 6m x 5m x 1m betragen. Die 3D-Geometrie hätte natürlich auch mit einer Modellierungssoftware nachvollzogen werden können. Doch ein solcher Vorgang ist zeitaufwendig und wäre in Anbetracht der komplexen Geometrie des Rumpfes und der Ausleger des Bootes sehr schwierig gewesen. Die Erfahrung zeigt, dass die besonderen Vorteile der Messlösungen von Creaform darin bestehen, dass 3D-Objekte nachgebildet werden können, für die es keine Modelle gibt, unabhängig von den Umgebungsbedingungen.
Für die Studenten der ENS Cachan ist die Verwirklichung dieses Projekts eine wertvolle akademische Erfahrung. Erstens erhalten sie dadurch die Möglichkeit, wissenschaftliche Konzepte in einem realen Projekt anzuwenden, und zweitens machen sie sich dabei mit der neusten Technik vertraut.
Creaform im Bildungswesen
Optische 3D-Messtechnologien sind auf dem Markt für Messtechnik noch relativ neu, haben sich dort aber bereits fest etabliert. Sie werden von vielen Experten für Qualitätskontrolle und Design als die Zukunft der Messtechnik angesehen, insbesondere im Bereich der Industrieanwendungen. Creaform bietet tragbare optische 3D-Messgeräte, die sich einfach bedienen lassen und hohe Genauigkeit liefern.
Die optischen 3D-Messtechnologien und 3D-Technologien von Creaform sind in der Welt der Messtechnik seit Langem in aller Munde. Seit 2005 werden sie von immer mehr Bildungsinstituten auf der ganzen Welt eingesetzt, um den Lernenden die Grundlagen der Messtechnik zu vermitteln. Stets darauf bedacht, sich mit den neusten Technologien vertraut zu machen, stellt der Bildungssektor sicher, dass Forschungspersonal, Lehrkräfte und Studenten diese Art von Geräten verstehen und beherrschen.
Nach einem Jahr der Zusammenarbeit mit der ENS Cachan wurde eine Lösung für die Steuerung des Lenkdrachens gefunden, die das Team im Herbst 2014 am Prototyp des Boots anbringen und testen wird.
Als Ziel für den Herbst 2014 ist geplant, die Verteilung der Bruchpunkte des Trimarans zu ermitteln und das Konzept anhand der neuen 3D-Änderungen zu simulieren.
