Sustainable steel construction seminaari 18.1.2017 Geometrian mittaaminen ja 3D skannaus Timo Kärppä 2017
2 SISÄLTÖ 1. Digitaalisuus mahdollistaa monia asioita 2. Mitä on 3D? 3. 3D skannaus, eri menetelmiä, eri tarkoitukset 4. Kokemuksia 3D skannauksesta 5. 3D skannauksen hyödyntämismahdollisuudet ohutlevyrakenteille
3 Digitaalisuus mahdollistaa monia asioita Teknologiakeskeisyydestä asiakaskeskeisyyteen Kustannustehokkuus ja kilpailukyky Ekologisuus Monikäyttöisyys monialaisuus - resurssiviisaus - nopeus Visuaalisuus virtuaalisuus kokemuksellisuus Vuorovaikutus ja kommunikointi
4 Mitä on 3D tuotteen kehityksessä? 3D skannaus STL STEP IGES Simulointi - LS Dyna&FEM - (Reaaliaikaiset) 3D malli (CAD) Ainetta lisäävät menetelmät 3D tulostus Ainetta poistavat menetelmät, muovaus ym.. Valmistus CAM Prototyypit Jigit Tuotteet Loppukäyttö Mittaukset 3D skannaus
5 Mittaaminen 3D skannaus ja CMM Koordinaatiomittaus Pintaa koskettava menetelmä Geometria lasketaan saaduista mittaustuloksista 3D skannaus Pintaan ei kosketa Muodostetaan pinnasta pistepilvi esim. 5Mpix Geometria lasketaan pistepilvestä ja rakennetaan STL pintaverkko +: Yleisesti käytetty, nopea, tarkka, automatisoitavissa, lyhyt asetusaika -: Hinta, laitteen koko, ei mittaa koko geometriaa, mittausetäisyys lyhyt +: Kappaleeseen ei kosketa Koko geometria mitataan, tarkkuus jopa µm, nopea mittaus, saadaan digitaalinen malli -: Hinta, kappaleen valmistelutyöt
6 3D skannaus, eri menetelmiä, eri tarkoitukset 3D skannauksella saadaan reaalimaailman kappaleet digitaalisiksi ja tarkoiksi CAD malleiksi nopeasti. Pääasiassa kaksi skannausmenetelmää: 1. Laserskannaus A c B Sensori Linssi b a Laser lähde b a C Kohde Nopea ja edullinen eikä vaadi paljon etukäteisvalmisteluja, mutta epätarkka. Pitkät mittausetäisyydet mahdollisia.
7 3D skannaus, eri menetelmiä, eri tarkoitukset 2. Valoskannerit Sensori Linssi A c B Laser lähde b a b a C Kohde Laskee kohteen geometrian tiheästä pistepilvestä. Nopea ja tarkka ja vaatii etukäteisvalmisteluja kuten kiillon poisto, stabiilit olosuhteet ja pienemmät etäisyydet ja kappaleet. Lisäksi suuresta mittausdatasta johtuen tarvitaan hyvää laskentatehoa.
8 3D skannauksen ulottuvuuksia Tietomallien hyödyntäminen CAD malleina - Uudet tuotemuutokset myös sellaisiin kappaleisiin, joista ei ole 3D mallia Geometrian todentaminen ja mittaaminen - Tietomallia voidaan tutkia ja mitata vapaasti, koskematta enää itse fyysiseen kappaleeseen kuten geometristen toleranssien mittaus Hyödyntäminen simuloinnissa - Tarkka reaalikappaleen mukaisen geometrian ( sis. Myös muotovirheet) hyödyntäminen digitaalisessa simuloinnissa Hyödyntäminen laadunhallinnassa - Tietomalli voidaan tallentaa myöhempiä tarkasteluja varten eikä alkuperäistä fyysistä kappaletta enää tarvita
9 Miten 3D skannaus tehdään käytännössä? Skanneri ATOS Compact Scan 5M ja laakeripukkien lisäys moottorin öljypohjaan Kalibrointi, merkkaus ja skannaus
10 Miten 3D skannaus tehdään käytännössä? Mallin täydentäminen tutkiminen ja geometrian mittaaminen
11 Miten 3D skannaus tehdään käytännössä? CAD mallinnus Tuotemuutokset CAM valmistus
12 Kokemuksia 3D skannauksesta Uuden menetelmän ja työkalun oppiminen - Itse skannauksen ja laitteen käytön oppii nopeasti mutta geometrian tulkitseminen vaatii esimerkiksi geometristen toleranssien syvempää osaamista. Uusien kappaleiden skannaaminen - Tarvitaan erityyppisiä kappaleita, jotta saadaan menetelmän todellinen suorituskyky esille - Ohutlevyt taipuvat omasta painostaan -> tahattomia muodonmuutoksia Miten skannaus onnistuu muualla kuin laboratorio-olosuhteissa? - Jatkossa tehdään skannauksia mm. tuotantolinjoilla
Esimerkkejä skannatuista kappaleista: 13 Ford Cosworth moottorilohkon valmistus ja materiaalimuutos tutkimus Tehonsiirtoakseli Geometrian määritys vahamallista
Esimerkkejä skannatuista kappaleista: 14 Ford Cosworth moottorilohkon skannaus digitaaliseen muotoon ja materiaalimuutos tutkimus
15 Esimerkkejä skannatuista kappaleista: Tutkimus hitsatun palkin vauriosta ja muodon muutoksista
16 Esimerkkejä skannatuista kappaleista: Valmistuksen jälkeisten geometristen ominaisuuksien selvitys
17 Esimerkkejä skannatuista Levynmuovaus ja X-Die muovaus kappaleista:
18 Esimerkkejä skannatuista kappaleista: Valmistuksen jälkeisten geometristen ominaisuuksien selvitys Muovinen ruiskuvalettu kauha. CAD malli ja skannattu malli sisäkkäin:
19 3D skannauksen hyödyntäminen ohutlevyrakenteissa Mittaukset. Kolme vaihetta: Step 1 Mittaus Step 2 Tarkastelu Step 3 Raportointi Industrial 3D Coordinate Measurement with ATOS GOM
20 Ohutlevytuotteen skannaus Menetelmällä saadaan todennettua geometria tarkasti. Ohutlevyille tarvitaan usein tukirakenteita, koska pienetkin muodonmuutokset havaitaan. Saatua digitaalista mallia voidaan tutkia myöhemmin lisää. Industrial 3D Coordinate Measurement with ATOS GOM
21 Kiitos mielenkiinnosta! Yhteystietoja: HAMK Ohutlevykeskus, valmistustekniikan tutkimusryhmä Timo Kärppä Lehtori DI Kaartokatu 2 11100 Riihimäki p. 040-869 7748 timo.karppa@hamk.fi