3D-Scanning in der Automobilindustrie

Die Verwendung von 3D-Laserscannern im Bereich des Fahrzeug-Designs ist gegenwärtig ein fester Bestandteil in der Automobilindustrie. Die Verwendung von 3D-Laserscannern revolutioniert die Fahrzeugentwicklung durch präzise Digitalisierung physischer Modelle, wodurch kreative Prozesse beschleunigt und die Qualität des Designs erheblich verbessert werden.

Konzeptentwicklung & Designprozess

Die frühe Phase des Fahrzeug-Designs ist entscheidend für die Entwicklung erfolgreicher Fahrzeugmodelle. Designer erstellen oft physische Modelle oder Prototypen aus Ton oder anderen Materialien, um erste Konzepte zu visualisieren. Diese Modelle dienen als Grundlage für die ästhetische und funktionale Gestaltung eines Fahrzeugs. Hier kommt die 3D-Laserscan-Technologie ins Spiel: Durch den Einsatz von 3D-Laserscannern können diese physischen Modelle mit hoher Präzision digital erfasst und in CAD-Systeme importiert werden. Diese digitale Erfassung ermöglicht eine nahtlose Integration von physischen Konzepten in die digitale Designwelt, wo sie weiter verfeinert und optimiert werden können.

Die Digitalisierung der Modelle erlaubt es Designern, verschiedene Iterationen des Fahrzeugs schnell und effizient zu erstellen und zu modifizieren. Änderungen am Design können in Echtzeit vorgenommen werden, was die Flexibilität und Kreativität im Designprozess erhöht. Durch die Integration von 3D-Laserscanning in den Design-Workflow wird die Entwicklungszeit erheblich verkürzt, und es können präzisere und innovativere Fahrzeuge entwickelt werden.

Präzise Modellierung & Oberflächenanalyse

Ein weiterer entscheidender Vorteil der 3D-Laserscantechnologie im Auto-Design ist die Fähigkeit zur präzisen Modellierung und Oberflächenanalyse. Karosserieteile und Oberflächenstrukturen müssen extrem präzise gestaltet werden, um aerodynamische Effizienz und ästhetische Qualität zu gewährleisten. Die Erfassung der Oberfläche kann mit mobilen Handscannern wie dem Artec Leo, FARO Freestyle, oder Scannern von Shining3D erfolgen.

Diese Art von 3D-Laserscannern erfassen jede Kontur und Nuance eines physischen Modells mit höchster Genauigkeit. Diese Daten werden in CAD-Systeme integriert, wo Designer und Ingenieure sie weiter bearbeiten können.

3D-Laserscanner liefern Daten, die eine detaillierte Analyse und Optimierung der Oberflächenqualität ermöglichen. Dies ist besonders wichtig für die Aerodynamik des Fahrzeugs, die einen direkten Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch und die Fahrstabilität hat. 

3D-Laser-Technologie spielt eine entscheidende Rolle im Bereich des Computer-Aided Design (CAD). Durch die Verwendung von 3D-Laserscannern können detaillierte 3D-Modelle von Fahrzeugkomponenten und -baugruppen erstellt werden. Diese Modelle dienen als Grundlage für die Weiterentwicklung und Optimierung von Design und Konstruktion. Die Präzision der 3D-Laserscanner ermöglicht es, genaue Messdaten in die CAD-Software zu integrieren, wodurch Designfehler frühzeitig erkannt und korrigiert werden können.

Datenerfassung & Import in CAD

Die Integration von 3D-Laserscannern in CAD-Systeme stellt einen bedeutenden Fortschritt dar, der die Automobilindustrie durch präzise Datenerfassung und die nahtlose Überführung physischer Objekte in digitale Design- und Entwicklungsprozesse revolutioniert. 

Die erfassten Punktwolkendaten werden in CAD-Software importiert, wo sie zu detaillierten 3D-Modellen verarbeitet werden. Der Import stellt einen wichtigen Schritt zur Digitalisierung des Fahrzeugdesigns dar, denn diese Modelle dienen als Grundlage für weitere Designiterationen, Simulationen und Analysen. Durch die Kombination von 3D-Laserscanning und CAD können Ingenieure und Designer präzise und detaillierte Modelle erstellen, die eine realitätsnahe Darstellung und Analyse der Fahrzeugkomponenten ermöglichen.

Die Genauigkeit und Detailtiefe der erfassten Daten erlauben es, komplexe geometrische Formen und Strukturen exakt abzubilden. Dies ist besonders wichtig für die Entwicklung von Karosserieteilen, die nicht nur ästhetischen Anforderungen entsprechen müssen, sondern auch funktionalen Anforderungen wie Festigkeit und Gewicht. Durch die Einbindung von 3D-Laserscandaten in CAD-Systeme können diese Anforderungen präzise erfüllt werden.

Designoptimierung & Simulation

CAD-Systeme bieten umfangreiche Werkzeuge zur Designoptimierung und Simulation. Die Einbeziehung von 3D-Laserscandaten ermöglicht eine genaue Simulation von Strömungsverhältnissen, Belastungen und anderen physikalischen Eigenschaften. Dies hilft, potenzielle Designfehler frühzeitig zu erkennen und zu beheben, wodurch die Entwicklungszeit verkürzt und die Qualität des Endprodukts verbessert wird. Durch die Nutzung dieser Technologien können Automobilhersteller innovative und leistungsfähige Fahrzeuge entwickeln.

Simulationen sind ein wesentlicher Bestandteil des modernen Fahrzeugdesigns. Sie ermöglichen es, das Verhalten des Fahrzeugs unter verschiedenen Bedingungen zu analysieren und zu optimieren. Beispielsweise können durch Strömungssimulationen die aerodynamischen Eigenschaften des Fahrzeugs verbessert werden. Belastungsanalysen helfen, die strukturelle Integrität und Sicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten. Werden Daten von 3D-Laserscannern in diesen Simulationen eingebunden, werden Genauigkeit und Zuverlässigkeit bedeutend erhöht.

Die Prototypenherstellung profitiert erheblich vom 3D-Laserscanning. Laserscanner ermöglichen es, schnell und präzise Prototypen zu erstellen, die dann getestet und optimiert werden können. Die Verwendung von 3D-Laserscannern hilft neben der digitalen Erfassung auch bei der Analyse des Prototypen hinsichtlich Form und Material, um sicherzustellen, dass sie den gewünschten Spezifikationen und Qualitätsstandards entsprechen.

Schnelle & präzise Prototypenherstellung

Das 3D-Laserscanning hat die Prototypenherstellung revolutioniert. Traditionell war die Herstellung physischer Prototypen ein zeitaufwändiger und kostspieliger Prozess. Mit 3D-Laserscannern können physische Modelle schnell und präzise erfasst und in digitale Prototypen umgewandelt werden. Diese digitalen Modelle können anschließend mit CAD-Software bearbeitet und optimiert werden, bevor sie in die physische Produktion gehen. Dies reduziert die Kosten und den Zeitaufwand für die Prototypenherstellung erheblich und ermöglicht eine schnellere Iteration und Verfeinerung von Designideen, was schließlich zu einer schnelleren Markteinführung neuer Fahrzeugmodelle führt.

Virtuelle Prototypen & Simulation

Virtuelle Prototypen bieten zahlreiche Vorteile gegenüber physischen Modellen. Durch die Nutzung von 3D-Laserscandaten können digitale Prototypen erstellt und in verschiedenen Szenarien getestet werden. Dies umfasst Strömungssimulationen, Crash-Tests und andere Belastungsanalysen. Virtuelle Prototypen ermöglichen es, potenzielle Probleme frühzeitig zu identifizieren und zu beheben, bevor physische Modelle produziert werden. Dies führt zu einer höheren Effizienz und Qualität im Entwicklungsprozess.

Die Fähigkeit, virtuelle Prototypen zu erstellen und zu testen, ermöglicht es Ingenieuren und Designern, verschiedene Designoptionen schnell zu evaluieren und optimieren. Dies führt zu einer besseren Entscheidungsfindung und einer höheren Qualität der finalen Produkte. Zudem stellt die Nutzung von 3D-Laserscanning und virtuellen Prototypen den Automobilherstellern eine technologiefördernde Grundlage dar, innovativere und wettbewerbsfähige Fahrzeuge zu entwickeln. 

In der Inspektion spielt 3D-Laserscanning eine wesentliche Rolle hinsichtlich der Qualitätssicherung. Laserscanner können verwendet werden, um Fahrzeuge und Bauteile zu scannen und zu vermessen, um sicherzustellen, dass sie den vorgegebenen Toleranzen und Spezifikationen entsprechen. Diese Technologie ermöglicht eine schnelle und präzise Überprüfung von Bauteilen und Baugruppen, wodurch Fehler frühzeitig erkannt und korrigiert werden können.

Effizienz & Präzision in der Qualitätskontrolle

3D-Handscanner sind ein wichtiges Werkzeug für die Inspektion von Fahrzeugen. Diese tragbaren Geräte ermöglichen es, schnell und präzise Messungen direkt vor Ort durchzuführen. In der Qualitätskontrolle werden Handscanner verwendet, um gefertigte Teile und Baugruppen auf ihre Übereinstimmung mit den Designvorgaben zu überprüfen. Die erfassten Daten können sofort mit den CAD-Modellen verglichen werden, um Abweichungen und Fehler zu identifizieren. Dies verbessert die Effizienz und Genauigkeit der Qualitätskontrolle und trägt somit zur Sicherstellung hoher Qualitätsstandards bei.

Die Möglichkeit, Messungen direkt vor Ort durchzuführen, erhöht die Flexibilität und Effizienz der Qualitätskontrolle erheblich. Handscanner können in der Produktionslinie eingesetzt werden, um fertige Teile und Baugruppen schnell und präzise zu überprüfen. Dies reduziert die Notwendigkeit für aufwändige und zeitaufwändige Inspektionen in speziellen Prüflabors und ermöglicht eine schnellere und effizientere Fehlererkennung und -behebung.

Anwendung in der Fertigung & Endmontage

In der Fertigung und Endmontage werden 3D-Handscanner verwendet, um die Passgenauigkeit und Ausrichtung von Bauteilen zu überprüfen. Dies ist besonders wichtig bei der Montage komplexer Baugruppen, bei denen selbst kleinste Abweichungen zu Funktionsstörungen führen können. Durch die Verwendung von Handscannern können Monteure sicherstellen, dass alle Teile korrekt positioniert und montiert sind, was die Qualität und Zuverlässigkeit der fertigen Fahrzeuge erhöht. 

Scanner, die sich in diesem Bereich sehr etabliert haben, sind die Modelle von Shining 3D, der Artec Leo und FARO Freestyle.

Die Nutzung von Handscannern in der Fertigung und Endmontage ermöglicht es, die Qualität und Genauigkeit der gefertigten Teile und Baugruppen sicherzustellen. Diese exakte Erfassung von technischen Autobauteilen und -strukturen führt zu einer höheren Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Fahrzeuge und trägt zur Zufriedenheit der Kunden bei.

Beim Fahrzeugausbau, insbesondere bei der Anpassung und Individualisierung von Fahrzeugen, wird 3D-Laserscanning verwendet, um genaue Messungen und Modelle zu erstellen. Dies erleichtert die Anpassung von Bauteilen und Zubehör, sodass sie perfekt passen und den hohen Ansprüchen der Kunden entsprechen.

Anpassung & Personalisierung

3D-Laserscanning ermöglicht eine präzise Anpassung und Personalisierung von Fahrzeugen. Kundenwünsche nach individuellen Anpassungen können durch die Erfassung der Fahrzeuggeometrie und die Erstellung detaillierter digitaler Modelle erfüllt werden. Diese Modelle dienen als Grundlage für die Entwicklung und Herstellung maßgeschneiderter Komponenten und Zubehörteile. Durch die präzise Erfassung und Modellierung können Anpassungen schnell und effizient umgesetzt werden, was die Kundenzufriedenheit erhöht und die Flexibilität bei der Fahrzeuganpassung verbessert. 

Ein weiterer Vorteil, der das 3D-Laserscanning bietet, ist die Personalisierung des Fahrzeugs hinsichtlich Farbgestaltung. Die Erfassung der Fahrzeugoberfläche mit 3D-Laserscanning und durch die Berechnung im Programm mit importierten Scandaten kann ein genaues Verbrauchmaß hinsichtlich Lackfarbe oder Folie bestimmt werden.

Die Fähigkeit, maßgeschneiderte Komponenten und Zubehörteile zu entwickeln, bietet Automobilherstellern und -händlern die Möglichkeit, auf die individuellen Wünsche und Bedürfnisse ihrer Kunden einzugehen. Dies führt zu einer höheren Zufriedenheit und Loyalität der Kunden und bietet einen Wettbewerbsvorteil im hart umkämpften Automobilmarkt. 

Entwicklung von Sondermodellen 

Die Nutzung von 3D-Laserscanning hat in der Automobilindustrie ebenfalls zur Entwicklung von Sondermodellen beigetragen. Mit der Darstellung detaillierter digitaler Modelle wird die Grundlage geschaffen, verschiedene Anpassungen und Modifikationen vorzunehmen, die bei der Entwicklung von Sondermodellen erforderlich sind.

Designer und Ingenieure können anhand dieser digitalen Modelle schneller und effizienter arbeiten als an analogen Modellen, die mehr Zeitaufwand erfordern und damit höhere Kosten verursachen. Eine schnelle Iteration und Optimierung von Sondermodellen und auch deren maßgeschneiderten Bauteile führen zu einer schnelleren Markteinführung neuer Fahrzeugmodelle und -varianten. Dies stärkt wiederum die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der Automobilhersteller.

Die Restaurierung von Oldtimern erfordert ein hohes Maß an Präzision und Detailgenauigkeit. 3D-Laserscanner ermöglichen es, alte und seltene Fahrzeugteile genau zu vermessen und digitale Modelle zu erstellen. Diese Modelle können dann zur Reproduktion von Ersatzteilen oder zur Dokumentation des Restaurierungsprozesses verwendet werden. Dies ist besonders wertvoll, wenn originale Bauteile nicht mehr verfügbar sind und nachgefertigt werden müssen.

Digitale Erfassung & Reproduktion

Die Restaurierung von Oldtimern erfordert ein hohes Maß an Präzision und Detailgenauigkeit. 3D-Laserscanner ermöglichen es, die genaue Geometrie und Oberflächenstruktur von Oldtimern zu erfassen und digitale Modelle zu erstellen. Diese Modelle können zur Reproduktion von Ersatzteilen oder zur Dokumentation des Restaurierungsprozesses verwendet werden. Besonders bei seltenen und historischen Fahrzeugen, für die keine Originalteile mehr verfügbar sind, bietet 3D-Laserscanning eine wertvolle Lösung zur Nachbildung und Restaurierung.

Bei Oldtimern, bei denen Bauteile nicht nur fehlen, sondern beschädigt sind, können 3D-Scanner zur präzisen Digitalisierung beschädigter Teile genutzt werden, sodass diese mit Hilfe der Scandaten später reproduziert werden können. Dies ist besonders wichtig für die Restaurierung seltener und historisch bedeutender Fahrzeuge, bei denen Originalteile oft nicht mehr verfügbar sind. Durch die Nutzung von 3D-Laserscanning können Ersatzteile schnell und effizient hergestellt und in die Fahrzeuge integriert werden.

Dokumentation & Archivierung

Die digitale Erfassung von Oldtimern bietet auch Vorteile für die Dokumentation und Archivierung. Die erstellten digitalen Modelle können als detaillierte Dokumentationen des aktuellen Zustands der Fahrzeuge dienen und für zukünftige Restaurierungsarbeiten oder historische Forschungen genutzt werden. Durch die digitale Archivierung können wertvolle Informationen über seltene und historische Fahrzeuge bewahrt und für kommende Generationen zugänglich gemacht werden.

Die Fähigkeit, detaillierte digitale Modelle von Oldtimern zu erstellen und zu archivieren, bietet eine wertvolle Ressource für Restauratoren und Historiker. Diese Modelle können für zukünftige Restaurierungsprojekte oder historische Forschungen genutzt werden und tragen zur Bewahrung des automobilen Erbes bei. 

Die Vermessung von Industriestandorten mit 3D-Laserscannern ermöglicht eine präzise Dokumentation der gesamten Umgebung. Diese Daten können zur Planung und Optimierung von Produktionsanlagen und -prozessen verwendet werden. Zudem erleichtert die 3D-Vermessung die Installation neuer Maschinen und Anlagen, da genaue Modelle des Standorts zur Verfügung stehen, die potenzielle Hindernisse und Optimierungsmöglichkeiten aufzeigen.

Planung & Optimierung von Produktionsanlagen

3D-Laserscanning wird zur Vermessung von Industriestandorten und Produktionsanlagen eingesetzt. Die Fähigkeit, genaue digitale Modelle von Produktionsanlagen zu erstellen, ermöglicht es Ingenieuren und Planern, die Layouts und Konfigurationen der Anlagen zu optimieren. Dies führt zu einer höheren Effizienz und Produktivität der Produktionsprozesse und trägt zur Reduzierung der Kosten und zur Verbesserung der Qualität bei. Durch die Nutzung von 3D-Laserscanning können Produktionsanlagen präzise und effizient geplant und optimiert werden.

Anwendungen & Vorteile in der Automobilindustrie

In der Automobilindustrie werden die gesammelten Daten aus der Standortvermessung für verschiedene Zwecke genutzt. Einer der Hauptanwendungen ist die Planung und Gestaltung neuer Produktionsanlagen oder die Erweiterung bestehender Einrichtungen. Die präzisen 3D-Modelle ermöglichen es den Ingenieuren, die optimale Platzierung von Maschinen, Fertigungslinien und Lagerbereichen zu bestimmen, um den Arbeitsfluss zu maximieren und Engpässe zu minimieren.

Des Weiteren spielen 3D-Laserscanner eine wesentliche Rolle bei der Überwachung und Wartung der Industriestandorte. Regelmäßige Scans ermöglichen es, Veränderungen in der Struktur oder Ausrichtung von Gebäuden frühzeitig zu erkennen, was eine rechtzeitige Instandhaltung und Reparatur ermöglicht. Dadurch wird die Betriebszeit optimiert und die Sicherheit am Arbeitsplatz erhöht.

Integration mit CAD-Systemen & weiteren Technologien

Die erfassten Daten werden oft in CAD-Systeme integriert, um detaillierte digitale Modelle zu erstellen. Diese Modelle dienen als Grundlage für die Simulationen und virtuelle Planungen, die vor der physischen Umsetzung durchgeführt werden können. Durch die Integration mit anderen digitalen Technologien wie Building Information Modeling (BIM) können komplexe interdisziplinäre Projekte koordiniert und optimiert werden, was zu einer effizienteren und kosteneffektiveren Projektumsetzung führt.

Zukünftige Entwicklungen & Herausforderungen

Die Vermessung von Industriestandorten in der Automobilindustrie befindet sich in einer Phase kontinuierlicher Weiterentwicklung. Zukünftige Technologien könnten die Automatisierung und Echtzeitüberwachung der Datenbereitstellung verbessern, um eine noch präzisere und schnellere Analyse zu ermöglichen. Herausforderungen wie Datenschutz, Integration von IoT (Internet der Dinge) und die Sicherheit der Datenübertragung werden ebenfalls weiterhin adressiert, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Standortvermessung zu gewährleisten.

In der Automobilindustrie ist die Vermessung von Werkhallen ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Die Grundlage einer Produktionsstätte geht mit einer soliden und präzisen Vermessung des Geländes einher. Sie ist ein entscheidender Schritt in der Optimierung von Produktionsprozessen und der Gewährleistung effizienter Arbeitsabläufe. 

Vermessung mit terrestrischen Laserscannern

Neben Vermessungen mittels GPS und Tachymeter werden Werkhallenvermessungen auch mit terrestrischen Laserscannern durchgeführt, die eine präzise Erfassung der Geometrie und Struktur ermöglichen. Diese Methode hat sich als zuverlässig erwiesen, um detaillierte 3D-Modelle von Innenräumen zu erstellen, die für die Planung, Optimierung und Überwachung von Produktionsanlagen genutzt werden.

Terrestrische Laserscanner werden strategisch in verschiedenen Positionen innerhalb der Werkhalle platziert, um einen umfassenden Scanbereich abzudecken. Diese Scanner senden Laserstrahlen aus, die von Oberflächen reflektiert werden und die Position der reflektierten Strahlen genau messen. Durch die Integration dieser Messdaten werden präzise Punktwolken erstellt, die die gesamte geometrische Struktur der Werkhalle abbilden. Diese Punktwolken werden dann in CAD-Software importiert, wo sie als Grundlage für die Planung und Optimierung der Produktionsprozesse dienen.

Sehr etablierte terrestrische Laserscanner in diesem Bereich sind Scanner von FARO Technologies und Artec. 

Vermessung mit Drohnen

Ein zunehmend innovativer Ansatz zur Werkhallenvermessung ist der Einsatz von Drohnen in Kombination mit terrestrischen Laserscannern. Drohnen bieten den Vorteil der Flexibilität und Mobilität, da sie eine Werkhalle aus der Luft von verschiedenen Perspektiven aus umfassend erfassen können. Dies ermöglicht es, große Bereiche schnell zu scannen und detaillierte Daten über die Struktur, Layouts und Zustände der Anlagen zu liefern. Zum Einsatz mit Drohnen verwendet man LiDAR-Scanner zum genauen Abtasten der Erdoberfläche und Kameras für orthografische Aufnahmen. 

Eine unserer Lösungen zur Erfassung hochgenauer Daten ist das Mobile-Mapping-System Lidaretto, welches Sie bequem an Drohnen installieren können. 

Die Kombination von Drohnen und terrestrischen Laserscannern optimiert den Vermessungsprozess erheblich. Während terrestrische Laserscanner präzise Details auf Bodenebene erfassen, decken Drohnen große Bereiche ab und liefern eine umfassende Sicht auf das gesamte Gelände. Diese Synergie ermöglicht eine schnellere Datenerfassung und eine genauere Erfassung der Werkhallenumgebung, was zu einer verbesserten Planung und Effizienz in der Produktionsstätte führt.

Darüber hinaus bieten Drohnen den Vorteil der Sicherheit und Zugänglichkeit. Sie können schwer zugängliche oder gefährliche Bereiche scannen, ohne dass Mitarbeiter vor Ort sein müssen, was die Sicherheitsrisiken minimiert und die Effizienz des gesamten Vermessungsprozesses erhöht. Die gesammelten Daten können in Echtzeit an CAD-Systeme übertragen werden, wo sie für die Modellierung, Simulation und Optimierung der Produktionsprozesse genutzt werden.

Insgesamt ermöglichen terrestrische Laserscanner und Drohnen eine fortschrittliche Werkhallenvermessung, die die Genauigkeit, Effizienz und Sicherheit in der Automobilindustrie und anderen Produktionsumgebungen signifikant verbessert. Diese Technologien spielen eine zunehmend wichtige Rolle bei der Modernisierung von Produktionsanlagen und der Förderung innovativer Lösungen zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit der Unternehmen.