In deze aflevering van de ‘Slice Show’ gaat Neil in gesprek met Nico Velzel. Nico is eigenaar van Geopoints – een specialist op het gebied van 3D-scannen, kwaliteitscontrole en reverse engineering.
"*" geeft vereiste velden aan
Q: Wat doen jullie bij Geopoints?
A: Wij zijn dienstverlener op het gebied van scannen. Wij digitaliseren fysieke objecten voor uiteenlopende doeleinden, ook naar verschillende bestandstypen.
Q: Bij Parts on Demand krijgen we vaak de vraag: ‘kun je dat niet gewoon even scannen?’
A: Ja ‘even’ scannen… Het beeld dat mensen vaak hebben is dat je in 5 minuten even een scan kunt maken. Soms is dat ook waar, maar die files zijn vaak niet direct geschikt om te printen. Denk bijvoorbeeld aan interne geometrieën, daar kom je met een scanner niet bij. De vraag is dus altijd: wat wil je uiteindelijk met het 3D-bestand doen?
Q: Welke richtingen kun je dan op met een 3D-scan bestand? Wat zie je het meest voorbij komen?
A: Het meest gebruikelijke is dat wij de scan verwerken tot een step-file. Dat is het bestandstype dat het best uitwisselbaar is tussen verschillende CAD pakketten. Wat een scanner ruw oplevert, is een zogenaamde mesh of STL-file. Zelden is de mesh geschikt voor 3D-printen of verdere verwerking in een CAD pakket.
Q: Stel nou, ik wil een manifold reverse engineren. Hoe ziet dat proces eruit? Ik stuur een voorbeeld op, en dan?
A: Het is al heel fijn als je een voorbeeld opstuurt. Het belangrijkste is dan dat ik grip krijg op de toepassing. Waarvoor ga je het 3D-bestand gebruiken? Welke eisen stel je daaraan? Als je mij geen fysiek voorbeeld kan sturen, dan zou ik vragen om wat foto’s. Dan kan ik kijken naar de complexiteit om te bepalen wat haalbaar is. Ook de grootte is bepalend voor de scanner die ik kan gebruiken. Verder is het belangrijk om te weten welke nauwkeurigheid je wenst.
Q: Dus dat zou je dan ook in de foto’s terug willen zien: een maatreferentie…
A: Ja, klopt. In de praktijk kom je dat wel eens tegen, dan je een foto gekregen hebt, maar dat het in de werkelijkheid veel groter of kleiner blijkt te zijn.
Q: Nadat je het voorbeeld ontvangen hebt, hoe ga je dan te werk? Heb je meerdere scanners?
A: Ja, we hebben verschillende scanners. De meest gebruikte scanner is een handheld scanner. Dat is een compact apparaat, waarmee we eventueel ook op locatie kunnen scannen. Daarmee kun je in ongeveer een kwartier al heel wat vastleggen van een manifold. Deze zou je dan op een rotatie tafel plaatsen. Dat is een ronde tafel met referentiepunten. Je kunt dan de scanner stil houden en de tafel draaien, zodat je de vorm rondom vast kunt leggen.
Q: Je noemt referentiepunten, kun je uitleggen wat dat zijn?
A: In negen van de tien gevallen heb je referentiepunten nodig bij het scannen. Dat zijn kleine stickers met een reflecterend middelpunt die je op een object kunt plakken. De software van de scanner kan het middelpunt van elk referentiepunt bepalen en zo het onderdeel herkennen. Dan kun je zelfs de scanner en het object bewegen. De software positioneert het onderdeel in de virtuele ruimte aan de hand van de referentiepunten die je op het object hebt geplakt.
Q: Oké, dus dan heb je de scan gemaakt. Wat is de volgende stap?
A: Eigenlijk is scannen een efficiënte methode om een object zo compleet mogelijk in te meten. De scan is een puntenwolk, met miljoenen meetpunten. Als ik die meetpunten met elkaar verbind, krijg je een scan die bestaat uit allemaal driehoekjes. Wat je daarna gaat doen is afhankelijk van wat je wilt. Ga je reverse engineren of wil je de scan gebruiken voor kwaliteitscontrole? In dat geval kun je de scan over een bestaand 3D-model heen leggen om verschillen inzichtelijk te maken. Je kunt dan de maten in de scan vergelijken met wat de maten zouden moeten zijn.
Q: Stel dat je de scan wil gebruiken voor kwaliteitscontrole. Wat is dan het voordeel van 3D-scannen ten opzichte van conventionele methoden van kwaliteitscontrole?
A: Het voordeel van 3D-scannen is dat je het redelijk compleet in beeld kunt krijgen. Bij een traditionele meetbank controleer je een vooraf geprogrammeerd aantal punten. Het voordeel van een meetbank is wel dat deze over het algemeen nauwkeuriger zijn. Daarbij kun je tot op de duizendste millimeter meten, terwijl je bij scannen meer moet denken aan een nauwkeurigheid van honderdsten of zelfs tienden van een millimeter.
Als ik de scan uitlijn met een CAD-model, kan ik met een kleurenplaatje heel mooi inzichtelijk maken waar de verschillen zitten. Dat geeft dus meer dan alleen enkele meetpunten.
Q: Voor wat voor toepassingen gebruik je dit soort kwaliteitscontrole?
A: Vaak is het een eerste serie onderdelen die uit een bepaald productieproces komen die worden gecontroleerd. In dat eerste stadium wordt dan 3D-scannen ingezet. Als het productieproces is gevalideerd kunnen ook andere meetmethoden worden ingezet.
Wat we ook wel eens gedaan hebben is het scannen van complexe onderdelen tussen productiestappen. Deze onderdelen werden in meerdere stappen gefreesd, en ons werd gevraagd het tussendoor te scannen om te valideren dat het onderdeel goed gefreesd is. Zo voorkom je fouten in de tweede freesstap.
Q: De andere richting met een 3D-scan is dus reverse engineering. Heb je daar ook voorbeelden van?
A: Ja, we hebben bijvoorbeeld een project gedaan waarbij een PET fles gescand moet worden. Deze klant maakt tools voor de handeling van flessen op een productielijn, bijvoorbeeld de etikettering en het vullen. De fles zoals die getekend was, is anders dan de daadwerkelijke fles op de productielijn. Door het vullen buikt de fles uit, dus dat is iets waar de engineer rekening mee moet houden. Daarvoor is 3D-scannen een oplossing.
Q: De fles is transparant, maakt dat het scannen moeilijker?
A: De meeste scanmethoden zijn gebaseerd op het projecteren van licht op het object. De handheldscanner maakt gebruik van laserlicht. Dat licht gaat natuurlijk dwars door zo’n fles heen. Dan gebruiken we een spray waarmee we de fles kunnen maskeren. Tegenwoordig heb je spray die ook vanzelf weer oplost. Dus je sprayt de fles, scant hem en een uurtje of twee later is die weer keurig netjes transparant.
Transparant materiaal moet je dus altijd nog wel sprayen. Vroeger was zwarte onderdelen scannen ook wel een probleem. De nieuwste scanners werken met blauw laserlicht, dan heb je geen problemen met zwart, zelfs niet bij hoogglans onderdelen.
Q: Een andere uitdaging is het scannen van interne structuren in een onderdeel. Hoe ga je daarmee om?
A: Dat komen we inderdaad ook regelmatig tegen. Dan kunnen we ervoor kiezen om de interne geometrie te interpreteren. Dan is overleg met de klant onmisbaar.
Laatst kregen we van een klant de vraag of we een dopje konden scannen. Mijn eerste antwoord is nooit nee. Ik houd wel van een uitdaging. Bij dit project was de uitdaging om het schroefdraad in het dopje in beeld te brengen. Dit hebben we uiteindelijk CT gescand.
Q: CT scannen, kun je dat eens uitleggen?
A: Wel bekend van de medische wereld, waarbij je dus ook de interne geometrie in beeld krijgt. Dat is wel nodig om een goed beeld van dit dopje te krijgen, waarop je in detail kunt zien hoe de delen in elkaar draaien.
Q: Wij krijgen ook vaak de vraag om vervangende onderdelen te printen voor iets dat kapot is gegaan. Als je dat scant, ga je die beschadiging natuurlijk zien. Hoe ga je daarmee om in zo’n reverse engineerings proces?
A: Dat komt inderdaad veel voor, zeker bij wat oudere onderdelen of versleten onderdelen. Datgene wat je scant is 1 op 1 dat wat je ziet in de daadwerkelijke wereld. Je hebt dus ook te maken met invloeden zoals het productieproces en het gebruik van het onderdeel. Als een onderdeel een deuk heeft, zul je dit ook in de scan terugzien. Wij krijgen dus ook wel de vraag, of we een onderdeel niet alleen kunnen scannen, maar ook kunnen verwerken tot een productie klaar bestand. We gaan dan met de klant in gesprek over wat ze nodig hebben: wil je het onderdeel zoals het is gescand, inclusief deuken en imperfecties? We kunnen het model in overleg met de klant strak trekken. De klant geeft informatie over de passing van het onderdeel en wij verwerken dat in het bestand. We sturen dus altijd toe naar een overleg situatie met de klant. Je hebt altijd de context nodig om de toepassing te kunnen maken.
Een ander voordeel aan het reverse engineren met scannen, is dat je het ontwerp kunt optimaliseren. Zo hebben we bijvoorbeeld een samenstelling gescand die uit vijf losse delen bestond en het model zo aangepast dat deze als één geheel geprint kan worden. Daarmee is de hele samenstelling een stuk versimpeld.
Q: Als je dan toch gaat 3D-printen, kun je het inderdaad ook gelijk beter, slimmer en efficiënter maken! Je hebt nog meer voorbeelden mee genomen, kun je hier wat over vertellen?
A: Ja, we hebben hier een voorbeeld van een scheepschroef. Dat is ook een industrie waar we steeds meer mee zijn gaan doen.
Q: Dat zijn complexe vormen, die kun je natuurlijk niet zo makkelijk natekenen.
A: Klopt, dat is een voordeel van het 3D-scannen, het is de ideale manier om complexe vormen vast te leggen. Je krijgt dan een scan met miljoenen meetpunten, miljoenen driehoekjes… De meeste engineers kunnen daar niks mee. In het geval van de scheepschroef, wilde de klant wel 1 op 1 de geometrie in beeld brengen. Daarom hebben we hier een surface over de scan heen gelegd, zonder concessies te doen aan de geometrie.
Q: En die kan ik dan weer als step file krijgen en importeren in mijn CAD software? Dan kan ik weer door met tekenen!
A: Precies, als jij nog aanpassingen moet maken, of metingen wil doen, dan kun je met dit bestand je gang gaan in je CAD pakket.
Iets anders, soms heb je geometrie die gewoon logisch is opgebouwd uit geometrische vormen. Bijvoorbeeld een cilindervormige as, dan wil je daar een strakke vorm hebben en geen scan waar je geen as in herkent. Dan beginnen we met de scan als onderlegger en gaan we op basis van CAD features het model weer opbouwen. Eigenlijk construeer je het onderdeel dan opnieuw, op basis van de scan.
Q: Hoe maak je die afweging? Wanneer kies je voor construeren en wanneer ga je scannen en laat je het zo?
A: Dat ligt eraan wat de klant wil. Als het logische CAD features zijn en de klant wil een strakke CAD file hebben die ook niet te zwaar is, dan kun je het beste construeren. Dan scan je het onderdeel eerst en maak je doorsnedes, etc. Maar als je wat meer organische vormen hebt, zoals bij de uitbuikende fles, dan kun je de scan beter zo laten, anders is het voordeel waarvoor je juist gescand hebt weg. In dat geval leggen we er wel een surface overheen, maar we behouden de scan 1 op 1 zoals die daadwerkelijk is. Het is in feite dus weer afhankelijk van de toepassing.
Q: Als mensen meer willen weten over scannen, hoe kunnen ze jou bereiken?
A: Check www.geopoints.nl , dan helpen we je verder!