3D-Scannen von tiefen Bohrungen und Innenmerkmalen – Präzision, die tief blickt
Die Qualitätssicherung komplexer Bauteile scheitert häufig an einer scheinbar einfachen Aufgabe: dem berührungslosen Vermessen von tiefen Bohrungen, hinterschni
Herausforderungen und messtechnische Anforderungen beim Scannen von Innenmerkmalen
Tiefe Bohrungen, Sacklöcher mit Gewinde, konische Ventilsitze und gekrümmte Kühlkanäle sind typische Merkmale, die in Hydraulikblöcken, Motorzylindern, Spritzgießwerkzeugen oder additiv gefertigten Strukturen auftreten.
Die messtechnische Herausforderung besteht darin, dass die zu erfassenden Flächen weit unterhalb der Bauteiloberfläche liegen und oft nur über enge Zugänge erreichbar sind.
Herkömmliche Streifenlichtscanner mit starren Messfeldern kommen kaum in die Tiefe, weil Objektiv und Projektor einen Mindestabstand einhalten müssen und gleichzeitig die Ausleuchtung der Bohrungswand zu Schattenwürfen führt.
Validierungscheckliste für den Einsatz
| Schwerpunkt | Entscheidungspunkt | Umsetzungshinweis |
|---|---|---|
| Bauteilbezug | Größe, Oberfläche und Toleranzen mit der Scanaufgabe abgleichen | Mit einem typischen Teil einen vollständigen Testlauf durchführen |
| Datenfluss | Prüfen, ob Punktwolke, Abweichungskarte und Bericht in den QS-Prozess passen | Exportformat und Freigabeverantwortung vorab klären |
| Einsatz vor Ort | Schulung, Kalibrierung, Lichtverhältnisse und Arbeitsraum bewerten | Die Ergebnisse als Standard für Serienprüfungen dokumentieren |
Taktile Koordinatenmessgeräte können zwar tief eintauchen, liefern aber nur punktuelle Antastungen und sind für die flächige Erfassung von Unregelmäßigkeiten wie Porositäten, Rattermarken oder Formabweichungen ungeeignet.
Industriebetriebe benötigen daher eine Lösung, die das Innere einer Bohrung vollflächig, schnell und direkt in der Produktion digitalisiert – ohne das Bauteil aufwändig zu zerschneiden oder mit Abformmassen zu arbeiten.
Kernpunkte im Überblick
- Tiefe Bohrungen, Sacklöcher mit Gewinde, konische Ventilsitze und gekrümmte Kühlkanäle sind typische Merkmale, die in Hydraulikblöcken, Motorzyl…
- Das AlphaScan-Handheld ist von Grund auf für den industriellen Alltag ausgelegt.
- Die eigentliche Messung folgt einem klar definierten Ablauf, der sich nahtlos in die Qualitätsprozesse eines Fertigungsbetriebs einfügt.
Das INSVISION AlphaScan System geht diesen Anforderungen mit einer speziell entwickelten Handheld-Einheit und durchdachter Optik entgegen.
Durch die kompakte Bauform des Scankopfes und die Möglichkeit, unterschiedliche Sonden- und Objektivkonfigurationen einzusetzen, wird der Zugang zu tiefen Innenmerkmalen erheblich erleichtert.
Statt eines starren Messfeldes nutzt das System eine flexible Projektion, die sich auch in schmalen Schächten stabil aufbauen lässt.
Entscheidend ist, dass die Erfassung nicht auf eine einzelne Ansicht beschränkt bleibt: Der Scanner wird während der Aufnahme um die Längsachse der Bohrung geführt oder gezielt in die Tiefe geschoben, sodass ein lückenloses dreidimensionales Abbild der gesamten Innenkontur entsteht.
Die dabei erzielte Punktdichte reicht aus, um selbst feine Werkzeugriefen, Grate oder beginnende Korrosion sichtbar zu machen.
Der AlphaScan von INSVISION im werkstattnahen Einsatz
Das AlphaScan-Handheld ist von Grund auf für den industriellen Alltag ausgelegt. Das Gehäuse ist leicht, robust und lässt sich auch in beengten Umgebungen mit einer Hand führen.
Für die Inspektion tiefer Bohrungen wird der Scanner mit einer schlanken Messspitze und angepassten Optikmodulen ausgestattet, die den Strahlengang so umlenken, dass die strukturierte Lichtprojektion tief in den Hohlraum eindringt.
Die Kalibrierung erfolgt werkerseitig und bleibt über lange Zeit stabil, sodass der Bediener die Einheit direkt aus dem Lagerschrank nehmen und ohne zeitraubende Justage einsetzen kann.
Im praktischen Werkstattbetrieb, etwa in der Eingangskontrolle von Zulieferteilen oder in der Erstmusterprüfung eines neuen Hydraulikverteilers, wird der AlphaScan direkt neben der Bearbeitungsmaschine oder an einem einfachen Messtisch betrieben.
Das Bauteil wird auf einer rutschfesten Unterlage oder einer einfachen Halterung fixiert. Der Prüfer startet die Software auf einem angeschlossenen Industrie-Laptop und wählt das vordefinierte Prüfprogramm für die Bohrungsgeometrie aus. Dann führt er den Scanner langsam in die Bohrung ein.
Während der Bewegung leuchten kleine Status-LEDs am Griff auf und signalisieren, ob die Aufnahmegeschwindigkeit optimal ist und der Abstand zur Wand eingehalten wird. So werden auch ungeübte Anwender in die Lage versetzt, reproduzierbare Messergebnisse zu erzielen.
Die Projektion passt sich automatisch an die wechselnden Reflexionseigenschaften des Materials an – wichtig bei der Erfassung von blanken Stahlbohrungen, die ohne Mattierungsspray oft zu starken Glanzpunkten neigen.
Das AlphaScan-System kompensiert diese Effekte durch eine adaptive Belichtungssteuerung und die Verrechnung mehrerer Einzelaufnahmen, sodass auch an spiegelnden Oberflächen eine dichte Punktwolke entsteht.
Workflow, Inspektionsdetails und Datenausgabe für tiefe Bohrungen
Die eigentliche Messung folgt einem klar definierten Ablauf, der sich nahtlos in die Qualitätsprozesse eines Fertigungsbetriebs einfügt. Zunächst wird das Referenzmodell – meist ein CAD-Datensatz im STEP- oder IGES-Format – in die AlphaScan-Software geladen.
Im Prüfplan legt der Messtechniker fest, welche Bohrungen erfasst werden sollen und welche Toleranzen gelten.
Für eine tiefe Sacklochbohrung mit einem Innengewinde M16 und einer Einbautiefe von 80 Millimetern würde das Prüfprogramm beispielsweise die Zylinderform, den Gewindekerndurchmesser, die Gewindesteigung und die Rechtwinkligkeit der Bohrungsachse zur Planfläche umfassen.
Während der Aufnahme bewegt der Bediener den Scanner in einer langsamen, schraubenförmigen Bahn aus der Tiefe heraus. Die integrierte Tracking-Einheit verfolgt die Position des Scanners relativ zum Bauteil, sodass die Einzelwolken automatisch zu einem vollständigen 3D-Modell der Bohrung registriert werden.
Ein großer Vorteil des AlphaScan liegt darin, dass die Software bereits während der Aufnahme eine Live-Vorschau der erfassten Geometrie anzeigt. Fehlstellen oder unvollständig erfasste Zonen werden farblich markiert, sodass der Anwender sofort nachscannen kann, ohne die gesamte Bohrung neu aufnehmen zu müssen.
Sobald die Punktwolke vollständig ist, startet die Auswertung. Die Software überlagert den Soll-Ist-Vergleich und generiert eine farbkodierte Abweichungskarte, die auf der gesamten Innenfläche die lokalen Abweichungen in Millimeter oder Mikrometer anzeigt.
An kritischen Stellen – etwa dem Übergang vom Gewindegrund zur Bohrungswand – wird die Abweichung als Zahlenwert direkt in die Grafik eingeblendet.
Die Datenausgabe ist auf die Bedürfnisse der Fertigung zugeschnitten.
Hangzhou Insvision Technology Co., Ltd.
Adresse: Gebäude 1, Nr. 1399 Liangmu-Strasse, Bezirk Yuhang, Hangzhou, Provinz Zhejiang, 311121, China