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3D-Qualitätsprüfung und Fahrzeug-
vermessung in der Formel 1 ™

Der Zeitfaktor spielt nicht nur im Rennen selbst, sondern auch bei der Vorbereitung für jede Saison eine maßgebliche Rolle: Da die Testtage in der Formel 1™ streng begrenzt sind, gilt es, Entwicklung und Produktion des Rennwagens unter rekordverdächtigen Bedingungen zum Abschluss zu bringen. Deshalb schickt Pierluca Magaldi, Leiter der Qualitätssicherung beim italienischen Team Toro Rosso, Breuckmanns naviSCAN 3D ins Rennen.

 

Mit diesem System führt die Scuderia die dreidimensionale Qualitätskontrolle ihrer Produktionsformen und Fahrzeugbauteile durch; zusätzlich werden die gesamten Fahrzeugmaße erfasst. Das System liefert die geforderten Daten und Auswertungen binnen weniger Minuten; die Informationen zu möglichen Anpassungsmaßnahmen stehen direkt zur Verfügung.

 

 

Zielsetzung und Messobjekt

Das Projekt setzt sich aus zwei Aufgaben zusammen: Zum einen werden unterschiedliche Produktionsformen und Fahrzeugbauteile aus Karbonfasern zeitsparend und hochgenau digitalisiert. Direkt im Anschluss erfolgt der Vergleich der flächenhaft gewonnen Messdaten mit dem CAD-Modell, um Abweichungen schnell und einfach zu detektieren sowie darzustellen. 

 

Zum anderen werden vordefinierte Punkte des vollständigen Fahrzeugs taktil vermessen, um hier die präzise Einhaltung der Formel 1 TM-Normen sicherzustellen. Die Messobjekte weisen eine Göße von einigen Zentimetern bis zu mehreren Metern auf, die Oberflächen sind teilweise schwarz und glänzend.

 

Messsystem und Aufbau

Angesichts der geforderten Präzision und Flexibilität, verbunden mit der Voraussetzung, auf das zeitaufwändige Anbringen und Einmessen von Passmarken zu verzichten, entschied sich Pierluca Magaldi von der Scuderia Toro Rosso für die einzig mögliche Lösung auf dem Markt, den naviSCAN 3D von Breuckmann.

Diese Kombination aus Breuckmanns Hochleistungs-Weißlichtscanner mit einer portablen Koordinatenmessmaschine erlaubt dem Anwender individuell angepasste, hochpräzise Messprozesse.

Durch den Einsatz des Messtasters wird das Anwendungsspektrum des 3D-Scanners erweitert, so dass selbst schwer zugängliche Stellen in kürzester Zeit taktil erfasst werden. Bohrungen, Hinterschneidungen, verdeckte Bereiche und ähnliche Objekteigenschaften lassen sich somit schnell und einfach taktil erfassen und direkt in jedes einzelne Scuderia-Messprojekt integrieren. Müssen nur einzelne Maße, also Punkte überprüft werden, so lässt sich dies ebenfalls mühelos mit Hilfe des Tasters durchführen, ohne flächenhafte Daten erzeugen zu müssen. Somit ist die Kombination aus flächenhaft messendem und taktilem Sensor eine ideale Verbindung zur Durchführung von komplexen Aufgabenstellung mit kleinstmöglichem Aufwand.

Arbeitsablauf

Die Kombination von Streifenprojektion und optischem Tracking-System ermöglicht es der Qualitätssicherung von Toro Rosso, ein großes Messvolumen aufzuspannen. Das zeitaufwändige Anbringen und Einmessen von Passmarken entfällt. Pro Aufnahme wird eine Fläche von bis zu einem Quadratmeter gescannt; das Zusammenfügen der einzelnen Aufnahmen zu einem 3D-Modell erfolgt automatisch im Fahrzeug-Koordinatensystem. Der Arbeitsablauf im Detail:

1. Messaufbau und Digitalisierung

  • Einrichten des naviSCAN 3D, der Koordinatenmessmaschine und des Messobjekts.
  • Erfassung der 3D-Daten des Messobjekts mit Hilfe des naviSCAN 3D. 
  • Schwer zugängliche Stellen werden mit Hilfe des Messtasters ergänzt. 
  • Durch die Kombination der beiden Messstrategien lassen sich 
  • Fahrzeugbauteile sowie die Produktionsformen mit Scanner und 
  • Messtaster in einem einzigen Messprojekt erfassen. 
  • Die Messungen erfolgen direkt im Fahrzeug-Koordinatensystem.
  • Inspektion mit Hilfe des Polyworks Inspector.

2. Qualitätsprüfung

  • Erstellen der Prüfmerkmale nach Vorgabe (Regelgeometrien, Schnitte, Skalierung).
  • Soll/Ist-Vergleich (Falschfarbenvergleich).
  • Das Reporting durch das Erstellen von Messprotokollen und die Archivierung erfolgen automatisch innerhalb
    weniger Minuten.
  • Optimierung der Produktionsformen sowie der Fahrzeugkomponenten.

Ergebnis

Die Scuderia Toro Rosso verwendet zur Digitalisierung der Produktionsformen und Fahr-zeugbauteile ihrer Formel 1 ™-Rennwagen das naviSCAN 3D System von Breuckmann. Dabei werden selbst große, glänzende Oberflächen ohne zeitaufwändiges Anbringen von Referenzmarken schnell und hochpräzise erfasst. Trotz großer Datenmengen stehen die Messergebnisse direkt zur Qualitätsprüfung bzw. zur Kontrolle der Fahrzeugmaße zur Verfügung.

 

 

Durch die Kombination zweier Messtechniken liefert das naviSCAN 3D im Vergleich zu anderen 3D-Scannern erheblich schneller und einfacher aussagekräftigere Messergebnisse, die umgehend in die Optimierung des Herstellungsprozesses einfließen. Für den schnellsten Weg zum Ziel – sowohl bei der Qualitätsinspektion wie auch bei der Formel 1 TM-Weltmeisterschaft!

Wir bedanken uns bei der Scuderia Toro Rosso für die freundliche Zusammenarbeit und wünschen weiterhin viel Erfolg!

 

 

 

Bilder

Hochpräzise Datenerfassung...
... mit dem naviSCAN.