Ein Hauch von Hollywood: Mit 3D zur digitalen Traum-Fabrik

Digitalisierung und Industrie 4.0 | Durch neue Fabrikanlagen laufen, lange bevor sie gebaut sind? Zumindest virtuell ist das heute möglich. Denn 3D-Technologien sorgen nicht nur in Hollywood für die perfekte Illusion. Längst haben sie auch unsere Fabrikhallen erobert. So auch das Verfahren PlantScan 3D. Es hilft dabei, Industrieanlagen digital auszumessen und zu planen. Wie das funktioniert, habe ich mir von unseren Vermessungsprofis erklären lassen.

Zur Arbeitsausrüstung von Ansgar Päschke und seinem Vermessungsteam gehört ein Gerät, das mich auf den ersten Blick ein bisschen an einen Blitzer erinnert. Es wird jedoch nicht an Straßen aufgestellt, sondern in Betrieben, Werksanlagen und Fabrikhallen. Das Arbeitsgerät ist ein 3D-Scanner, mit dem man die Umgebung rundum abtasten kann. Gezielt laufen die Vermessungsprofis damit kreuz und quer über das Gelände großer Industrieanlagen, z.B. eines Zementwerks. Sie stellen den Scanner an ausgesuchten Punkten auf und machen 360-Grad-Aufnahmen. Rund 40 solcher Scans fertigen sie täglich an, um sämtliche Gebäude und Hallen des Werks zu erfassen.

Aus den gewonnenen Daten werden später am Computer detaillierte 3D-Ansichten errechnet. Die Vorgänger von Ansgar Päschke und seinem Team hatten es längst nicht so leicht: Sie mussten noch mit Maßband und Kamera bewaffnet durch die Anlagen ziehen, jeden Winkel per Hand ausmessen, und das mehrere Tage lang. Das war nicht nur mühsam, sondern führte gelegentlich auch zu Unterbrechungen im Betrieb. Schwer zugängliche Ecken oder Gefahrenbereiche konnten sie – wenn überhaupt – nur grob vermessen.

Und so funktioniert das 3D-Scannen: Mithilfe eines rotierenden Umlenkspiegels tastet ein Laserstrahl zunächst vertikal die Umgebung ab; das reflektierte Licht wird vom Gerät erfasst. Dann rotiert der Scanner schrittweise horizontal. Die Wellenlänge des Lasers verändert sich mit der zurückgelegten Distanz. Daran erkennt das Gerät die Entfernung zum Objekt. Spezielle Markierungen helfen den Vermessern später am Computer, mehrere Scans miteinander zu kombinieren, um daraus ein 3D-Bild zu errechnen. (© C3 Infografik)

Und so funktioniert das 3D-Scannen: Mithilfe eines rotierenden Umlenkspiegels tastet ein Laserstrahl zunächst vertikal die Umgebung ab; das reflektierte Licht wird vom Gerät erfasst. Dann rotiert der Scanner schrittweise horizontal. Die Wellenlänge des Lasers verändert sich mit der zurückgelegten Distanz. Daran erkennt das Gerät die Entfernung zum Objekt. Spezielle Markierungen helfen den Vermessern später am Computer, mehrere Scans miteinander zu kombinieren, um daraus ein 3D-Bild zu errechnen. (© C3 Infografik)

Ganz ohne Zettel und Zollstock

Das Verfahren, das Päschke und seinem Team heute den Arbeitsalltag so immens erleichtert, heißt „PlantScan 3D“. Damit kann der Ein- und Umbau von Anlagen passgenau geplant und auch der Verschleiß von Bauteilen in kürzester Zeit millimetergenau festgestellt werden. Oft rückt das Team auch in älteren Werken an, um Nachvermessungen vorzunehmen: „Hier ist der Einsatz von PlantScan 3D besonders sinnvoll. Wenn die Anlagen 50 Jahre alt sind, gibt es meist keine aktuellen Pläne mehr“, sagt Päschke.

Alte Konstruktionspläne weisen Fehler auf oder vorgenommene Umbauten werden nirgendwo dokumentiert. Für einen Anlagenbauer kann das zu unangenehmen Überraschungen führen. „Ist eine Anlage erst mal fertiggestellt, kann ein nachträglicher Umbau sehr teuer werden. Mit dem 3D-Scannen sparen wir also richtig viel Zeit und Geld“, so Päschke.

Ansgar Päschke: "Mit dem 3D-Scannen sparen wir richtig Geld." (© Thorsten Doerk)

Ansgar Päschke: „Mit dem 3D-Scannen sparen wir richtig Geld.“ (© Thorsten Doerk)

Rein ins Modell mit Virtual Reality

Nachdem die Erfolgsgeschichte von PlantScan 3D vor einigen Jahren bei den Anlagenbauern von thyssenkrupp begann, setzen heute verschiedene Bereiche des Unternehmens auf das Verfahren. Ihre Erfahrungen teilen sie in regelmäßigen Workshops mit dem Vermessungsteam. Jeder von ihnen hilft so, das 3D-Scannen weiter zu optimieren. Auch thyssenkrupp-Technologie-Chef Reinhold Achatz freut sich über diesen Erfolg: „Dieses Beispiel zeigt, wie wir das große technologische Potenzial unseres Konzerns gemeinsam und übergreifend weiterentwickeln können.“ Zusammenarbeit und Vernetzung betont er, sind zentrale Bausteine der Innovationsstrategie des Konzerns.

Aktuell tüfteln die Experten an neuen Technologien zur möglichst realitätsnahen Darstellung ihrer gewonnenen Scan-Daten. Zukünftig soll es mit Virtual Reality-Anwendungen, Projektoren und Datenbrillen möglich sein, sich schon vor Fertigstellung einer Anlage in dieser zu bewegen, um z.B. Design-Reviews durchzuführen. Und das bei kompletter Vernetzung aller involvierten Bereiche: So können alle Projektbeteiligten wie Anlagenplaner, Designer, Monteure und auch Kunden zeitgleich die virtuelle Anlage besichtigen und ihre Anmerkungen und Vorschläge in das laufende Projekt einbringen – entweder gemeinsam vor einer Projektionswand oder an verschiedenen Orten rund um den Globus mithilfe digitaler Server.

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