Umbau und Nachrüstung von Bergbaumaschinen

Ein Umbau an einer Maschine wird gegen das konstruiert, was der OEM gezeichnet hat, und an das angepasst, was das Bergwerk hat: ein repariertes Fahrgestell, ein Ausleger mit neuen Bolzen, verschlissene Montageflächen. Die erste Anprobe findet den Unterschied — in der Werkstatt, bei stehender Maschine.

Gegen einen Scan der Maschine konstruiert, wie sie ist — die ganze Maschine bei 1,9 mm, die Montagepunkte bei 0,1 mm — trifft der Umbau auf das, was tatsächlich da ist. 4C hat auf diese Weise einen längeren Hydraulikausleger an einen 10-m-Bagger angebaut, mit zwei Stunden Stillstand statt zwei bis drei Tagen.

Ingenieur beim Scannen eines Anbauteils schwerer Maschinen mit einem handgeführten Artec Leo
Kurz gesagt

Wie hilft 3D-Scanning beim Umbau von Bergbaumaschinen?

Die Maschine wird gescannt, wie sie ist — die ganze Maschine bei 1,9 mm, die Montagepunkte bei 0,1 mm — und der Umbau wird gegen dieses Modell konstruiert, nicht gegen die OEM-Zeichnung.

  • Die Maschine, wie sie istReparaturen, neue Bolzen und Verschleiß inklusive, weil der Scan erfasst, was da ist.
  • Mon­ta­ge­punkte bei 0,1 mmLeo an den Bolzen, Flächen und Lochbildern, an denen das neue Teil befestigt wird.
  • Im CAD konstruiert und berechnetDas Modell nach SOLIDWORKS und ins FEA-Paket, in der Auflösung, die die Berechnung braucht.
  • 2 Stunden StillstandDie Zahl von 4C für die Digitalisierung eines 10-m-Baggers, statt zwei bis drei Tagen.

Warum die erste Anprobe eine Konstruktionsprüfung ist

Ein Anbaugerät oder ein Umbau wird gegen das beste verfügbare Modell der Maschine konstruiert — das des OEM, falls es existiert, und einen Satz Handmaße, falls nicht. Keines von beiden ist die Maschine auf dem Hof: ein Fahrgestell, das einen Schlag abbekommen hat und gerichtet wurde, ein Ausleger mit Übermaß-Bolzen, eine mit Schweißgut aufgebaute Montagefläche. Das neue Teil wird konstruiert, gefertigt und zur Maschine gebracht, und die Anprobe ist der Moment, in dem die Konstruktion auf die Wirklichkeit trifft — bei stehender Maschine, wartenden Monteuren und einem Teil, das zurück in die Werkstatt geht.

4C Creative CAD CAM Consultants mussten einen längeren Hydraulikausleger an einen 10-m-Bagger anbauen, was bedeutete, dass die komplexen Innenbereiche und ein Unterboden mit rund 80 cm Bodenfreiheit für die Festigkeitsberechnung wie für die Passung genau bekannt sein mussten. Weldco-Beales, Hersteller schwerer Anbaugeräte, brauchten die Geometrie von Maschinen im Freien, in engen Räumen und in erhöhten Positionen — von Hand langsam und stellenweise unsicher.

Ein Scan gibt der Konstruktion die Maschine, wie sie ist. Artec Ray II erfasst den ganzen Bagger vom Stativ bei 1,9 mm bei 10 m; Artec Leo erfasst Bolzen, Flächen und Lochbilder bei 0,1 mm, handgeführt, unter dem Unterboden, ohne die Maschine anzuheben. 4C hat beides in Artec Studio kombiniert, die 50-GB-Erfassung auf ein 300-MB-Modell ausgedünnt, das die volle Auflösung dort behielt, wo die Berechnung sie brauchte, und die Maschine in zwei Stunden statt zwei bis drei Tagen digitalisiert. Weldco-Beales haben einen Tieflöffelbagger in etwa einer Stunde Scannen erfasst; Aufgaben, die einen halben Tag dauerten, dauern jetzt Minuten.

Von der Maschine zum Umbau, der auf Anhieb passt

Die Anprobe passiert im CAD, während die Maschine wieder arbeitet.

  1. 1. Die Maschine scannenRay II vom Stativ rund um die Maschine bei 1,9 mm bei 10 m; eine Handvoll Zwei-Minuten-Standpunkte.
  2. 2. Die Schnittstellen erfassenLeo an Bolzen, Montageflächen, Lochbildern und Unterboden bei 0,1 mm — handgeführt, kabellos, ohne Anheben.
  3. 3. Fusionieren und ausdünnenArtec Studio fusioniert beides; das Modell wird ausgedünnt, mit voller Auflösung dort, wo Konstruktion und Berechnung sie brauchen.
  4. 4. Konstruieren und berechnenDas Modell nach Geomagic for SOLIDWORKS und ins FEA-Paket; der Umbau auf die Maschine konstruiert, wie sie ist.
  5. 5. Einmal einpassenGefertigt nach einer Konstruktion, die die Maschine schon getroffen hat; im nächsten Fenster in einem Anlauf montiert.

Welcher Scanner für diese Arbeit

Eine Maschine und ihre Montagepunkte sind zwei Maßstäbe derselben Aufgabe; zwei Scanner registrieren sich zu einem Modell.

Artec Ray II Langstrecken-Laserscanner

Artec Ray II

Am besten für
Die ganze Maschine, vom Stativ, in einer Handvoll Standpunkte
Typ
Stationärer Langstrecken-Laser, auf Stativ montiert
Genauigkeit, bis zu
1,9 mm bei 10 m, 2,9 mm bei 20 m, 5,3 mm bei 40 m
Entfernungsrauschen
0,4 mm bei 10 m
Reichweite
0,5–130 m
Scandauer
1 min 42 s bei 3 mm, 10 m, ohne Textur
Sichtfeld
360° × 300°

Ray II erfasst eine 10-m-Maschine bei 1,9 mm bei 10 m von wenigen Stativpositionen, jede in unter zwei Minuten, unabhängig von der Beleuchtung auf dem Hof. Er liefert die Gesamtgeometrie, in der sich der Umbau bewegen muss — Reichweite, Freiräume, die Hüllkurve, die der neue Ausleger überstreicht.

Artec Leo kabelloser handgeführter 3D-Scanner

Artec Leo

Am besten für
Bolzen, Flächen, Lochbilder und der Unterboden bei 0,1 mm
Typ
Kabelloses handgeführtes Streifenlicht, All-in-One
3D-Punktgenauigkeit, bis zu
0,1 mm
3D-Auflösung, bis zu
0,2 mm
Arbeitsabstand
0,35–1,2 m
Erfassungsgeschwindigkeit
Bis zu 35.000.000 Punkte/s im HD-Modus
Integriert
5,5″ Touchscreen, Verarbeitung und 512 GB — kein Laptop

Leo erfasst die Schnittstellen bei 0,1 mm, handgeführt und kabellos, mit Bildschirm und Verarbeitung am Gerät — unter einer Maschine mit 80 cm Bodenfreiheit, oben auf einem Ausleger, in einem Kettenrahmen. Weldco-Beales berichteten, dass der Verzicht auf einen separaten Laptop den größten Teil der Lernkurve für ihre Monteure beseitigt hat.

An echten Maschinen gemacht

Herausforderung:
4C Creative CAD CAM Consultants musste einen längeren Hydraulikarm an einem 10-m-Bagger anbringen, was die Digitalisierung komplexer Innenbereiche und eines Unterbodens mit etwa 80 cm Bodenfreiheit bedeutete.
Ergebnis:
Eine 50-GB-Erfassung wurde auf ein 300-MB-Modell reduziert, das dort noch hohe Auflösung trug, wo die Festigkeitsanalyse sie brauchte — und der Unterboden wurde erfasst, ohne die Maschine anzuheben.
Anlagenstillstand statt 2–3 Tagen2 Stunden
Fallstudie lesen
Herausforderung:
Die Erfassung der Geometrie schwerer Maschinen im Freien, in engen Räumen und in erhöhten Positionen war per Hand langsam und brachte Monteure in unbequeme Lagen.
Ergebnis:
Ein Heckbagger wurde in etwa einer Stunde Scannen und acht Stunden Verarbeitung erfasst — Arbeit, die früher mehrere Tage dauerte. Aufgaben, die einen halben Tag brauchten, dauern jetzt Minuten.
Punktgenauigkeit bei 35 Mio. Punkten pro Sekunde0,1 mm
Fallstudie lesen

„Bei jedem Kundenbesuch macht es Artec Studio so einfach, die punktgenaue Ausrichtung vorzuführen. Man sucht einfach ähnliche Geometrie zwischen zwei Scans und richtet sie aus. Wenn ich zeige, wie einfach das ist, sind alle jedes Mal überwältigt davon, was mit der Technologie möglich ist.“

Rogier RappardMitinhaber, 4C Creative CAD CAM Consultants

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Fragen, die Maschinen-Ingenieure stellen

Wie lange ist die Maschine für den Scan außer Betrieb?

4C digitalisierte einen 10-m-Bagger in einem Zwei-Stunden-Fenster, einschließlich Innenleben und Unterboden, ohne ihn anzuheben. Konstruktion und Berechnung laufen, während die Maschine wieder arbeitet.

Reicht der Scan für die FEA?

4C hat es für die Festigkeitsberechnung des längeren Auslegers genutzt: Die 50-GB-Erfassung wurde auf ein 300-MB-Modell ausgedünnt, das die hohe Auflösung dort behielt, wo die Berechnung sie brauchte. Artec Studio steuert, wo das Detail erhalten bleibt.

Können wir schwer erreichbare Montagepunkte erfassen?

Das ist die Aufgabe von Leo — handgeführt, kabellos, mit Bildschirm am Gerät — unter dem Unterboden, am Ausleger, im Rahmen, erfasst bei 0,1 mm. Weldco-Beales setzen ihn genau dort ein, wo das Messen von Hand unsicher war.

Passt der Umbau dann ohne Nacharbeit?

Er wurde gegen die Maschine konstruiert, wie sie gescannt wurde, also passen die Schnittstellen zu dem, was da ist. Titan beschreibt auf der Anlagenseite denselben Wandel: Handmessung liefert „das sollte passen“, ein Scan liefert „das wird passen“.

Ingenieur beim Scannen eines Anbauteils schwerer Maschinen mit einem handgeführten Artec Leo

Erzählen Sie uns von dem Umbau, den Sie planen

Beschreiben Sie die Maschine, den Umbau und das Fenster, das Sie bekommen. Ein Bergbau-Experte meldet sich mit dem, wie die Maschine erfasst würde und wie Konstruktion und Berechnung gegen das Modell laufen würden.