3D-Scannen für die Instandhaltung von Marineschiffen

Durch die Kombination von 3D-Scans und Reverse Engineering ist es möglich, in kurzer Zeit wichtige Teile von Schiffen der Königlich Niederländischen Marine zu reparieren oder auszutauschen. Das niederländische Unternehmen Marinebedrijf Koninklijke Marine ist mit der Wartung sämtlicher Schiffe, Boote und U-Boote der Königlich Niederländischen Marine sowie der M-Klasse-Fregatten der Belgischen Marine betraut. Darüber hinaus baut der Betrieb neue Teile für diese Schiffe und nimmt Modifikationen an sämtlichen Teilen vor – vom Rumpf über die Waffensysteme bis hin zu den Motoren.

Zu diesem Zweck setzt Marinebedrijf Koninklijke Marine die 3D-Scanner Artec Eva and Spider ein. Erworben hat das Unternehmen die Scanner bei 4C Creative CAD CAM Consultants, dem niederländischen Gold Partner, der für den Vertrieb der Artec-Produkte in den Benelux-Staaten zuständig ist. „Der Einsatz von 3D-Scannern wird immer wichtiger, da alle Marineschiffe regelmäßig zur Wartung bei uns einlaufen“, erläutert Ben Jansen, CNC-Koordinator von Marinebedrijf Koninklijke Marine. „Sehr oft haben wir weder Zeichnungen noch 3D-CAD-Dateien der Teile, die repariert oder für bereits vorhandene Systeme neu gebaut werden müssen.”

Sind keine 3D-Daten oder Zeichnungen der Schiffsteile vorhanden, erstellt Marinebedrijf Koninklijke Marine mit den 3D-Scannern von Artec 3D ein 3D-Bild des Objekts und rekonstruiert dieses anhand des Scans. Anschließend wird das Teil mithilfe von 3D-Druck-, 3-5-Achs-Fräs- oder 3D-Schweißtechniken nachgebaut. „Wir können jetzt viel schneller und präziser arbeiten", berichtet Ben Jansen. „Da wir über vollständige 3D-Modelle verfügen, liegen uns nun die korrekten Abmessungen für jedes Objekt vor. Der Arbeitsvorgang wird damit sehr viel schneller und effizienter, sodass wir bei diesen Projekten eine Menge Geld sparen.”

Das Team von Ben Jansen muss seine Messungen nun nicht mehr mit Maßbändern und anderen Hilfsmitteln durchführen. Diese Methode war zeitaufwendig und lieferte nicht immer exakte Ergebnisse. „Mit der alten Methode kam es auch öfter vor, dass bestimmte Messungen vergessen wurden. Dann mussten wir wieder zum Schiff zurück. Diese Zeiten sind jetzt vorbei”, stellt Ben Jansen fest.

Marinebedrijf Koninklijke Marine setzt die Scanner für die verschiedensten Schiffe ein, wie beispielsweise für den „Grünen Drachen”, die Jacht der ehemaligen niederländischen Königin. Von diesem Schiff gibt es kaum Zeichnungen; doch das, was da ist, kann nun eingescannt werden. Anschließend bearbeitet das Team das digitale 3D-Modell und repariert beispielsweise Brüche, ersetzt fehlende Teile und fräst neue Teile aus, um das Boot wieder in einen perfekten Zustand zu versetzen. „Mit der 3D-Scantechnik sind wir effizienter und schneller. Und wir können jetzt natürlich Teile nachkonstruieren, die wir früher gar nicht oder nur in einem sehr langwierigen, mühsamen Prozess bauen konnten”, so Ben Jansen.

Reparatur von Impeller und Bootssitzen

Ein weiteres Beispiel ist das Projekt, bei dem das Antriebsrad (Impeller) eines LCVP (Higgins-Boot) repariert werden sollte. Dieses Boot setzt beim Ausladen der Marinesoldaten halb an Land auf. Beim Zurücksetzen ins Wasser saugt der Impeller nicht nur Wasser, sondern auch Sand und Steine an. Die Steine schlagen dabei an das Rad, so dass von diesem kleine Stücke abbrechen. Das Team von Marinebedrijf Koninklijke Marine scannte den Impeller ein. Mit der resultierenden STL-Datei programmierten sie ihr Roboter-Schweißsystem, das exakt nur an den Stellen schweißte, an denen Material hinzugefügt werden musste.

Auch beim Reverse Engineering der Sitze für die Hochgeschwindigkeitsboote vom Typ FRISC sind 3D-Scans sehr nützlich. FRISC-Boote kommen auf ein Tempo von bis zu 80 km/h und werden für das Abfangen von anderen Wasserfahrzeugen eingesetzt. Aufgrund der hohen Beanspruchung bei starkem Wellengang können die Sitze brechen und bedürfen einer Reparatur. Im Rahmen eines kürzlich durchgeführten Projekts scannte Marinebedrijf Koninklijke Marine einen der Bootssitze mit dem 3D-Scanner Eva und konstruierte anhand der 3D-Daten eine Form, mit der die Sitze repariert werden können. „Wenn wir die Daten erfasst haben, arbeiten wir mit allen verfügbaren Werkzeugen in Artec Studio, um ein perfektes Modell zu erhalten“, erklärt Ben Jansen. „Sind Änderungen erforderlich, für die Artec Studio nicht die passenden Tools bietet – beispielsweise, wenn Material zum 3D-Modell hinzugefügt werden muss – exportieren wir die Datei in eine andere Software. Dort führen wir dann die notwendigen Modifikationen durch.“

3D-Datei für Fräsen und Schweißen

Nach der Bearbeitung wird das Modell meist in Spaceclaim exportiert, einer CAD-Software für das Reverse Engineering. Dort wird eine 3D-Datei für den 3D-Druck, den Fräsvorgang oder das 3D-Schweißen erstellt. Falls erforderlich, werden 2D- oder 3D-Zeichnungen für die Werkstätten der Königlichen Marine angefertigt. „Ich glaube, dass die Bedeutung von 3D-Scans für das Reverse Engineering deutlich zunehmen wird”, sagt Ben Jansen. „Unserer Erfahrung nach werden auf so geniale Lösungen wie diese auch andere Leute aufmerksam. Sie stellen fest, wie einfach es ist, einen perfekten Scan von einem Objekt zu machen – und möchten den Scanner auch haben.“

Bild oben: Erstellung eines 3D-Scans mit Artec Eva. Quelle: Artec 3D.

  • Impeller LCVP und Artec Eva. Bild: Artec 3D
  • Scan eines Impellers LCVP. Bild: Artec 3D
  • Hochgeschwindigkeitsboot FRISC. Bild: Artec 3D
  • Bootssitz eines FRISC-Boots. Bild: Artec 3D
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