Design und Konstruktion eines automatisierten, optischen 6-Seiten-3D-Scanners

Inhaltsverzeichnis

• Ausgangssituation/Zielsetzung
• Grundlagen
  • Gliederung
  • Technische Grundlagen
    • Computer aided Design (CAD)
    • Scantechniken- und Sensoren
      • Fotogrammetrie
      • LiDAR
        • TOF VCSEL Scanning LiDAR
        • Frequenzmodulation LiDAR (FMCW Scanning LiDAR)
        • Grundprinzip Time of Flight (TOF)
        • TOF Rotating Scanning LiDAR
        • TOF MEMS Scanning LiDAR
        • TOF Flash LiDAR
        • TOF OPA Scanning LIDAR
        • Optionale Elemente eines Scan-Systems: IMU
      • Antriebs- und Führungselemente
        • Antriebselement: Kugelgewindetrieb
        • Antriebselement: Riementrieb
        • Antriebselement: Servomotoren
        • Antriebselement: Schrittmotor
        • Führungselement: Lineargleitlager
        • Führungselement: Profilrollen
        • Energieketten
      • Materialauswahl
        • Werkstoffe
          • PLA
          • ABS
          • Stahl
          • Aluminium
      • Materialbearbeitung
        • Subtraktive Bearbeitung vorrangig runder Teile: Drehen
        • Subtraktive Bearbeitung vorrangig kubischer Teile: Fräsen
        • Subtraktive Bearbeitung senkrechter Schnitte: Wasserstrahlschneiden
        • Additive Bearbeitung vorrangig wenig belasteter Teile: 3D-Druck
      • Methodische Werkzeuge
        • Funktionsstruktur
        • Morphologischer Kasten
        • Nutzwertanalyse
  • Konzeptionierung
    • Anforderungsliste
      • Randbedingungen Fertigungsverfahren mit minimalen Werkzeugkosten
      • Weitere Erklärungen zur Anforderungsliste
    • Blackbox und Funktionsstruktur
    • Maschinenkonzept
      • Konzept A: Symmetrischer Aufbau
      • Konzept B: Asymmetrischer Aufbau
    • Arbeitsszenario
    • Detaillierungsoptionen X-Achse
    • Detaillierungsoptionen Z-Achse
    • Detaillierungsoptionen C-Achse
    • Detaillierungsoptionen B-Achse
    • Detaillierungsoptionen Werkstückeinspannung
    • Morphologischer Kasten der Detaillierungsoptionen
    • Abschätzung Materialkosten
    • Technische Nutzwertanalyse der Detaillierungsoptionen
    • Auswahl des optimalen Konzepts
    • Auslegung der Achsantriebe
    • Auswahl des Sensors
  • Konstruktion
    • CAD mit Inventor/ Einleitung
    • Konstruktion der Kaufkomponenten
      • Kugelgewindetrieb X-Achse
      • Kugelgewindetrieb Z-Achse
      • Schneckengetriebe, Intel- Sensor und Nema 23 Motor
    • Konstruktion der Adapter

  Zielsetzung und Themenschwerpunkte

  Die Bachelorarbeit zielt darauf ab, die Lücke zwischen hochwertigen, teuren 3D-Scans und kostengünstigen Heimlösungen zu schließen. Durch die Entwicklung eines automatisierten, optischen 6-Seiten-3D-Scanners soll die Möglichkeit geschaffen werden, schwere Bauteile und Prototypen mit hoher Präzision zu scannen.

  • Entwicklung eines kostengünstigen 3D-Scanners für schwere Bauteile
  • Einsatz von LiDAR-Technologie zur Erzeugung von präzisen 3D-Modellen
  • Konstruktion eines modularen Scanners mit hoher Flexibilität und Skalierbarkeit
  • Analyse verschiedener Antriebs- und Führungselemente für die optimale Konstruktion
  • Bewertung und Auswahl geeigneter Materialien für den Scanneraufbau

  Zusammenfassung der Kapitel

  Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Ausgangssituation und Zielsetzung der Arbeit darlegt. Anschließend werden in Kapitel 2 die theoretischen Grundlagen behandelt, die für die Konstruktion des Scanners relevant sind. Dazu zählen die Funktionsweise verschiedener Scantechniken und Sensoren, die Materialauswahl und die Bearbeitungsmöglichkeiten. In Kapitel 3 wird die Konzeptionierung des Scanners erläutert, wobei verschiedene Konzepte und Detaillierungsoptionen bewertet werden. Das Kapitel 4 behandelt die Auswahl des optimalen Konzepts und die Auslegung der Achsantriebe. Kapitel 5 befasst sich mit der Konstruktion des Scanners mithilfe von CAD-Software. Die Arbeit endet mit einem Ausblick auf mögliche zukünftige Entwicklungen und Anwendungen des Scanners.

  Schlüsselwörter

  3D-Scan, 3D-Druck, LiDAR, Computer aided Design (CAD), Konstruktion, Prototypen, Bauteile, Materialauswahl, Antriebselemente, Führungselemente, Nutzwertanalyse, Kostenoptimierung