units Ost AG: Reverse Engineering Digitalisierung erhält Funktion historischer Technik

Von Cécile Alge

Die units Ost AG unterstützte mit einem Reverse Engineering die Instandsetzung der Dampfmaschine des ältesten, nach wie vor im öffentlichen Verkehr genutzten Dampfschiffs mit Schraubenantrieb der Schweiz.

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Vom Bauteil zu Messdaten: Mit Streiflichtprojektion und Stereokameras 
von mehreren Seiten haben die Spezialisten ein genaues Abbild des 
Pleuels erzeugt.
Vom Bauteil zu Messdaten: Mit Streiflichtprojektion und Stereokameras 
von mehreren Seiten haben die Spezialisten ein genaues Abbild des 
Pleuels erzeugt.
(Bild: units Ost AG)

Beim Instandsetzen der historischen Dampfmaschine für die «Greif» konnten Spezialisten der units Ost AG mit aktueller Hightech historische Ingenieurskunst zu erneuter Blüte führen.

Bauteile nach historischem Vorbild

Bereits im Jahr 1988 war das Dampfschiff «Greif» umfassend revidiert worden. Allerdings hat der fortlaufende Betrieb seither einigen Verschleiss verursacht. Deshalb setzte man das Schiff unter der verantwortlichen Leitung der Langhans Innotec GmbH, Güttingen, im Jahr 2020 erneut instand. Speziell die Antriebsanlage war umfassend zu erneuern. Dabei sollten allerdings die historischen Komponenten wiederhergestellt, beziehungsweise sollten dem historischen Vorbild entsprechende Bauteile eingesetzt werden, um einen funktionsfähigen Dampfantrieb aufzubauen. Das erforderte, sämtliche Komponenten der Dampfmaschine exakt zu messen und zu erfassen und in CAD-Zeichnungen zu überführen. Nur so kann man auf zeitgemässen CNC-Maschinen entsprechend den historischen Vorbildern funktionstüchtige Bauteile herstellen beziehungsweise die vorhandenen Komponenten nacharbeiten. Zum Erfassen und Generieren der CAD-Daten beauftragte man die units Ost AG in Au. Sie gilt als ein führendes Unternehmen für Simulation, Engineering und industrielle Messtechnik. Aus einer Hand konnten die Spezialisten das komplette Reverse Engineering bieten.

Messen und scannen mit Kamera

Zunächst baute man die 450 kg schwere Maschine aus dem Dampfschiff aus und zerlegte sie in ihre einzelnen Komponenten. «Wir übernahmen es, für die Funktion der Maschine relevante Bauteile, wie die Schieberstangen für die Flachschieber, Unterlagbleche für den Niederdruck-Pleuel, Ventil-Küken für den Regler, die Excenter für den Flachschieber und das Pleuel, zunächst zu digitalisieren und sodann einem Reverse Engineering zu unterziehen», erklärt Christian Widmer von der Abteilung Engineering bei units Ost AG. Dazu arbeitete das Unternehmen mit einem Streifenprojektionsverfahren mit Projektions- und Messgeräten Atos Core 80 und Core 200. Zum Messen werden exakte Streifenmuster auf die Bauteile projiziert. Zwei Kameras (Stereokamera) nehmen die zu digitalisierenden Werkstücke auf. Pro Aufnahme können bis zu 500 000 Messpunkte generiert werden. Aus den Strahlenschnitten lassen sich 3D-Punkte berechnen. Auch grössere Bauteile können mit diesem Verfahren innerhalb kurzer Zeit detailliert erfasst werden. Beispielsweise vom Pleuel der Dampfmaschine nahm man 27 Aufnahmen von unterschiedlichen Seiten auf. Damit gelang es, das Werkstück auf 0,01 mm genau zu digitalisieren. Ausgegeben werden die Daten im Format STL.

Rekonstruieren

In einem 3D-CAD-System Catia V5 rekonstruierten die Spezialisten mit dem Softwaremodul Point Master 5.0 die erfassten Daten zu Vektormodellen. Die generierten Geometriedaten sind parametrisch. Deshalb kann man Abmessungen und Geometrien problemlos im 3D-Modell variieren und anpassen. Ausgegeben werden die 3D-Modelle in den Formaten IGES als Flächendaten beziehungsweise im Format STEP als sogenannte Solids, also Volumenkörper. Um die Genauigkeit und Formtreue der generierten 3D-Modelle zu verifizieren, verglichen die Spezialisten mit der Software GOM Inspect Professional die Messdaten mit den 3D-Modellen. So lässt sich die Genauigkeit der Rekonstruktion veranschaulichen. «Mit diesem Verfahren konnten wir fixfertige 3D-CAD-Daten im Format STEP erzeugen. Die Revisionsverantwortlichen wiederum konnten daraus wichtige Dokumente generieren und neue Bauteile auf CNC-Maschinen fertigen oder bestehende Bauteile nacharbeiten.»

Gelungener Service

René Langhans von der Langhans Innotec GmbH ist von der Zusammenarbeit mit units und den Möglichkeiten des Reverse Engineering begeistert. «Wir mussten in einem engen Zeitfenster arbeiten und waren sehr froh, dass sich die units-Fachleute so flexibel anpassen und diese genauen Daten innert einer Woche liefern konnten.» Sehr hilfreich sei auch der Ist-Ist-Vergleich, den units zusätzlich zu den Werten erstellt habe. Diesem könne man verlässlich entnehmen, dass die Daten in der geforderten Genauigkeit nachgebaut sind. «Alles in allem haben uns der Top-Service und die präzise Daten­erhebung von units einen grossen Schritt weitergebracht. Das war ein wichtiges Puzzleteil zur erfolgreichen Umsetzung unseres Projekts zur Maschinenrevision», schliesst René Langhans.

- kmu - SMM

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