Alles, was Sie über Reverse Engineering und 3D-Druck wissen müssen

Reverse Engineering ist eine Technik, die darin besteht, ein fertiges Produkt zu analysieren, um zu verstehen, wie es entworfen und gebaut wurde. Diese Methode ist sehr interessant, um die Struktur und die Zusammensetzung eines Produkts zu untersuchen, um es zu reproduzieren, zu verbessern oder um sich für neue Kreationen inspirieren zu lassen. Es gibt mehrere Reverse-Engineering-Techniken, die auch auf Software angewandt werden können, wobei wir uns auf mechanisches Reverse-Engineering konzentrieren werden.
In zunehmendem Maße wird Reverse Engineering mit der additiven Fertigung kombiniert. Diese Kombination stellt eine leistungsstarke Synergie dar, die viele Branchen revolutioniert und es ermöglicht, Komponenten und Produkte auf eine Weise zu reproduzieren, zu verbessern und zu erneuern, die noch vor wenigen Jahren undenkbar war. Mit der Weiterentwicklung der 3D-Scantechnologie und der additiven Fertigung werden die Anwendungen und Vorteile des Reverse Engineering weiter zunehmen und zu erheblichen Verbesserungen in Bezug auf Effizienz, Funktionalität und Nachhaltigkeit führen. In diesem Artikel gehen wir der Frage nach, wie und für welche Anwendungen Reverse Engineering in Kombination mit 3D-Druck eingesetzt wird.

Der Prozess des Reverse Engineering. (Bild: 3dcaptura.cz)
Wie funktioniert Reverse Engineering?
Der Prozess des Reverse Engineering beginnt in der Regel mit der Digitalisierung eines vorhandenen physischen Objekts. Dazu werden 3D-Scantechnologien wie Laserscanner, Computertomografie (CT) oder Photogrammetrie eingesetzt. Mit diesen Werkzeugen werden detaillierte Daten des Objekts erfasst und eine genaue digitale Darstellung in Form einer Punktwolke erstellt.
Sobald die Punktwolke erfasst ist, werden die Daten mit 3D-Modellierungssoftware verarbeitet, um ein CAD-Modell zu erstellen. Dieses Modell kann analysiert, verändert und optimiert werden. Sobald die Datei fertig ist, geht sie mit dem gewählten Verfahren in die Produktion. Beim 3D-Druck wird das CAD-Modell an einen 3D-Drucker gesendet, der dann das physische Objekt herstellt.

Reverse Engineering beginnt in der Regel mit dem Scannen des Teils. (Bild: Artec3D)
Da es sich hierbei um eine ingenieurtechnische Methode handelt, ist es sehr wichtig zu wissen, wie man das Potential der Software bei der Bearbeitung der erfassten Daten und somit bei der Optimierung und Fertigstellung des endgültigen Modells optimal nutzen kann. Es ist kein Zufall, dass es spezielle Software für das Reverse Engineering gibt, die in der Lage ist, den fehlenden Teil eines beschädigten Teils auf intelligente Weise zu rekonstruieren, das Design selbst zu modellieren, die Oberfläche des Teils, die Abmessungen und vieles mehr zu analysieren. Zu den am weitesten verbreiteten Softwareprogrammen für Reverse Engineering gehören: Geomagic Design X, Catia, Creo, Mesh2Surface, Artec Studio, Fusion 360 und andere.
Warum Reverse Engineering nutzen?
Wie bereits erwähnt, gibt es viele Verwendungszwecke für Reverse Engineering, schauen wir uns also die wichtigsten davon an:
- Produktentwicklung: Bei der Produktentwicklung werden Teile oder Komponenten oft umgestaltet, um ergänzende Teile, kundenspezifische Anpassungen oder kleine Verbesserungen zu schaffen, um das Endprodukt zu erhalten.
- Produktoptimierung: Reverse Engineering kann nützlich sein, wenn man die Leistung oder die Produktionskosten eines Teils optimieren will. In diesem Fall wird das Teil analysiert, um es leichter zu machen, einige seiner Komponenten umzugestalten, es stärker und haltbarer zu machen, und so weiter.
- Reproduktion des Produkts oder von Teilen, die nicht mehr verfügbar sind: Wenn es nicht möglich ist, die Originaldokumentation oder die 2D- oder 3D-Zeichnungen eines Produkts zurückzuverfolgen, ist das Reverse Engineering die einzige Lösung, um das digitale Modell eines Teils neu zu erstellen, um es zu reproduzieren. Dies ist z. B. wichtig, wenn Ersatzteile benötigt werden, die nicht mehr auf dem Markt erhältlich sind.
- Innovation: Wie bereits erwähnt, kann die Analyse eines Produkts in Bezug auf seine Eigenschaften und seine Zusammensetzung Erfindern und Herstellern als Inspiration oder für Studien und Forschungen im Hinblick auf die Einführung immer fortschrittlicherer Innovationen dienen.
- Erstellung digitaler Zwillinge: Digitale Zwillinge sind genaue digitale Modelle von physischen Objekten, die für Simulationen, vorausschauende Wartung und Prozessoptimierung verwendet werden können. Reverse Engineering ist unerlässlich, um diese digitalen Zwillinge aus vorhandenen Objekten zu erstellen.

Beim Reverse Engineering wird eine spezielle Software verwendet, um 3D-Dateien von digitalisierten Teilen zu modellieren und zu analysieren. (Bild: Autodesk)
Reverse Engineering und 3D-Druck
Es gibt zahlreiche Projekte, bei denen Reverse Engineering und 3D-Druck kombiniert werden. Die Kombination dieser beiden Techniken ist in der Tat aus zahlreichen Gründen vorteilhaft. Einer der wichtigsten Gründe ist die Gestaltungsfreiheit, die der 3D-Druck bietet und die es ermöglicht, komplexe und ungewöhnliche Geometrien originalgetreu zu reproduzieren. Außerdem wird der 3D-Druck oft zum Verbündeten, wenn es darum geht, Teile zu reproduzieren, die nicht mehr gekauft werden können. Diese Teile mit anderen Produktionstechniken nachzubilden oder das gesamte beschädigte oder defekte Produkt neu zu kaufen, wäre viel teurer. Dies wird besonders deutlich, wenn die zu reproduzierenden Teile klein sind oder feine Details enthalten, deren Reproduktion beispielsweise im Spritzgussverfahren zu zeit- und kostenaufwändig wäre.
Wenn wir außerdem bedenken, dass die Hersteller zahlreiche Iterationen testen müssen, bevor sie das fertige Produkt erhalten, verstehen wir, warum das Rapid Prototyping und die schnelle Wiederholbarkeit, die die additive Fertigung bietet, ein großer Vorteil sind.

3D-Druck in Kombination mit Reverse Engineering wird häufig eingesetzt, um beschädigte Teile, die nicht mehr im Handel erhältlich sind, zu reproduzieren. (Bild: Formlabs)
Was die Technologien betrifft, so gibt es kein bevorzugtes Druckverfahren, wenn es um die Kombination von additiver Fertigung und Reverse Engineering geht. Es lässt sich jedoch feststellen, dass bei Projekten dieser Art im Allgemeinen die SLA-Technologie für Polymerkomponenten und die LPBF-Technologie für Metallkomponenten am häufigsten eingesetzt werden, da diese Technologien präzisere und genauere Details gewährleisten können. Welche Technologien und Materialien verwendet werden, hängt jedoch hauptsächlich von der endgültigen Anwendung ab.
Anwendungen
Lassen Sie uns daher versuchen, einige konkrete Anwendungen zu nennen, bei denen Reverse Engineering und 3D-Druck zusammen eingesetzt werden. Neben der Herstellung von Ersatzteilen für die verarbeitende Industrie ist einer der Sektoren, in denen diese beiden Techniken regelmäßig zum Einsatz kommen, die Automobilbranche. Ein Beispiel dafür ist die Restaurierung von historischen Fahrzeugen. Die Rekonstruktion von Oldtimerteilen mithilfe von Reverse Engineering und 3D-Druck hat es beispielsweise ermöglicht, historische Fahrzeuge am Leben zu erhalten, ohne ihre ursprüngliche Integrität zu beschädigen.

Reverse Engineering von Autoteilen hilft bei der Instandhaltung und Optimierung von alten oder alten Fahrzeugen. (Bild: Mihajlo Maricic)
Betrachtet man den Aspekt der Optimierung von Leistung, Zusammensetzung und Gewicht von Teilen, so gehört auch die Luft- und Raumfahrt zu den Bereichen, die am meisten von Reverse Engineering und 3D-Drucktechnologien profitieren. Einige Beispiele für Anwendungen sind die Herstellung von Flugzeugkomponenten, die ergänzt, verbessert oder repariert werden sollen, oder die Entwicklung neuer Ausrüstungen.
Schließlich gibt es zahlreiche Anwendungen dieser beiden Technologien in den Bereichen Architektur und Kunst: Projekte zur Erhaltung des kulturellen Erbes haben von Reverse Engineering und 3D-Druck profitiert, um beschädigte Teile historischer Gebäude und Denkmäler zu rekonstruieren oder sie an anderen Orten zu reproduzieren. Dieser Ansatz hat es ermöglicht, die architektonische und historische Integrität von Orten zu bewahren, aber auch wichtige Werke an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt zu reproduzieren, an denen ein Transport nicht möglich war, damit so viele Menschen wie möglich in den Genuss dieser Werke kommen können.
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