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Bestimmung der Genauigkeit des DHBW-Monocoques mit FreeScan X5

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Bestimmung der Genauigkeit des DHBW-Monocoques mit FreeScan X5

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Ein Monocoque ist eine Fahrzeugstruktur, bei der das Fahrgestell integral mit der Karosserie verbunden ist. Jedes Jahr nehmen die Studierenden der Dualen Hochschule Baden-Württemberg mit einem speziell angefertigten Rennwagen am Rennen "Student Formula" teil. Universitäten aus ganz Europa präsentieren die von ihnen für das Rennen entwickelten und gebauten Rennwagen und werden von einer Jury in Kategorien wie Geschwindigkeit, Technik, Sicherheit, Marketing und Design bewertet. Der Wettbewerb bietet den Studenten eine direkte Bewerbung für technische Lösungen, die von Maschinenbau bis hin zu Aerodynamik und Messtechnik alles umfassen können.

Die Studenten der DHBW Engineering Stuttgart E.V. wählten aus, das diesjährige Monocoque mit dem handgeführten Laser-3D-Scanner FreeScan X5 von SHINING 3D zu scannen. Der Metrologie-Laserscanner eignet sich ideal zum Scannen großer Objekte mit höchster Genauigkeit (Genauigkeit von bis zu 0,03 mm) und Präzision (volumetrische Genauigkeit von bis zu 0,02 mm+0,08 mm/m). Mit seinen sich schneidenden Lasern ist er in der Lage, Objekte zu scannen, mit denen gängigere Scanner mit strukturiertem Licht nur schwer zurechtkommen, einschließlich dunkler/schwarzer Objekte und reflektierender Oberflächen. Die Ausgabedaten können für Inspektionen auf Metrologieebene und Reverse Engineering verwendet werden und ermöglichen die Korrektur von Oberflächen im Fertigungsprozess. Mit dem FreeScan X5 wurden die 3D-Daten erfasst und später ausgewertet, um sie mit den Daten der letztjährigen Version des Monocoques zu vergleichen. Ziel war es, mit den gesammelten Informationen und der Analyse der Scandaten eine bessere Leistung gegenüber der letztjährigen Version zu erzielen, um eine bessere Vorstellung von den Toleranzen des Fertigungsprozesses zu erhalten.

Um zu den Vorläufern des Student Formula-Wettbewerbs zu gehören, müssen die Studenten Jahr für Jahr viel Zeit und Energie in dieses Projekt investieren. Um die Toleranzen, die während des Herstellungsprozesses entstehen, besser zu untersuchen und die in den kommenden Jahren gewonnenen Erkenntnisse zu nutzen, wurde das verwendete Monocoque zunächst mit Markern abgedeckt und dann vollflächig mit dem 3D-Scanner gescannt. Dadurch erhalten die Studenten ein Verständnis dafür, wie das Fahrzeug im Vergleich zu seinem ursprünglichen CAD-Modell aussieht, und können den Inspektionsprozess durchführen. Der Scan ermöglicht auch einen Vergleich des Fahrzeugs mit früher verwendeten Fahrzeugen und liefert vor allem einen Maßstab für zukünftige Versionen des Monocoques.

Der Scanvorgang ist für ein so großes Objekt relativ schnell. Die Markierungen werden im gesamten Fahrzeug angebracht und als Referenz für den FreeScan verwendet. Nach Fertigstellung beginnen die Studenten den Scanvorgang mit dem Handlaserscanner. Das gesamte Fahrzeug wird in einem Scanvorgang fertig gestellt, ohne dass es manuell zusammengesetzt werden muss. Dies erspart dem Benutzer eine beträchtliche Zeitersparnis, da keine manuelle Ausrichtung der Scandaten erforderlich ist und das schwere Heben von der Software übernommen wird. Die Software des FreeScan verarbeitet das Bild und erstellt aus den Scandaten ein 3D-Modell, das als universelle 3D-Datei, eine STL-Datei, die auch als vermaschtes Modell bezeichnet wird, exportiert werden kann. Dieses vermaschte Modell wird von den Studierenden verwendet, um Abweichungen des Fahrzeugs von seinem ursprünglichen Entwurf zu demonstrieren. Der Inspektionsbericht zeigt einen CAD-zu-Teil-Vergleich in einer hilfreichen Farbkarte, wodurch die Abweichungen leicht verständlich werden.

Da wichtige Teile des Rennwagens wie Überrollbügel später an den Löchern des Monocoques befestigt werden, war es von entscheidender Bedeutung, Informationen über die Passgenauigkeit der Komponenten zu erhalten. Diese kleinen Details sind es, die moderne technische Lösungen von überholten traditionellen Methoden unterscheiden. Mit dem FreeScan X5 waren die Studenten in der Lage, ihren gesamten Prozess zu digitalisieren und die Fehler zu begrenzen, denen traditionelle Messwerkzeuge zum Opfer fallen können.