Ein Gespür für Design und eine Leidenschaft für Perfektion
Bushwacker Inc. nutzt die Reverse-Engineering-Funktionalitäten von PolyWorks|Modeler, um in nur wenigen Tagen vom Konzept zum Prototyp zu gelangen.
Seit fast 40 Jahren fertigt das Familienunternehmen Bushwacker Inc. in Portland, Oregon, mit Leidenschaft und Stolz Kotflügelverbreiterungen und Lkw-Zubehör für den Automotive Aftermarket. Bushwacker ist als führender Hersteller anerkannt, der innovative Designs entwickelt und qualitativ hochwertige Produkte herstellt. Sterling Logan, Design-Ingenieur bei Bushwacker, erklärt: „Dafür brauchen wir modernste Werkzeuge.“
Die Herausforderung
Bushwacker ist bekannt für seinen Stil, und Innovation ist ein Teil jedes Produkts, das sie herstellen. Sie nehmen jedes Detail eines Entwurfs genauestens unter die Lupe und verwenden die neuesten Standards in Design und Fertigung. Für Bushwacker lässt sich Qualität in drei Worten zusammenfassen: Maßhaltigkeit, Verarbeitung und Stil. „Qualität ist jedoch ein bewegliches Ziel“, so Logan. Die OEMs legen die Messlatte für die Fahrzeugqualität in Bezug auf Ausstattung und Verarbeitung immer höher, während die Karosserielinien immer anspruchsvoller werden. Um im Wettkampf mit anderen zu bestehen, müssen die Produkte von Bushwacker das Gleiche tun.
Qualität sichern, um im Wettkampf zu bestehen
„Unsere Kunden erwarten, dass das Zubehör mit dem Design des Fahrzeugs harmoniert. Bei den hochwertigen Oberflächen, die die Automobilhersteller produzieren, fällt die kleinste Lücke oder der kleinste Eingriff in die Linienführung des Fahrzeugs sofort auf. Wir müssen also ein Produkt liefern, das perfekt passt“, sagt Logan. Entscheidend für das Erreichen dieses Ziels ist das 3D-Scannen.
Nachdem Bushwacker mit alternativen Lösungen und Scandienstleistungen experimentiert hatte, erwarb das Unternehmen ein hochwertiges Scansystem, das einen siebenachsigen Romer Infinite 2.0-Arm, einen Perceptron ScanWorks V5-Laserscanner und die PolyWorks® 3D-Messtechniksoftware von InnovMetric umfasst. Durch die genaue Kenntnis der digitalen Daten der Fahrzeugoberflächen kann Bushwacker seine Talente auf die Entwicklung von Produkten konzentrieren und sich darauf verlassen, dass diese perfekt passen. Mit dem 3D-Scannen wird die Passform aus der Gleichung herausgenommen, während der Prozess vereinfacht und die Arbeitsstunden reduziert werden.
Laserscannen eines Jeep Grand Cherokee zur Erfassung der vorderen Viertelverkleidung mit Stillinien und Befestigungspunkten.
„Mit dem Scanner und der PolyWorks-Software können wir in nur wenigen Tagen vom Konzept zum Prototyp übergehen.“
Sterling Logan Entwicklungsingenieur, Bushwacker
Stoßstangenschutz am Chevrolet Cruze auf der SEMA, drei Tage vom Konzept zum Design.
Um die schnelle Reaktionszeit dank 3D-Scanning zu verdeutlichen, führte Logan das folgende Beispiel an. „Ein Kunde kontaktierte uns ein paar Tage vor der Specialty Equipment Market Association (SEMA) mit der Bitte, einen Stoßstangenschutz für den Chevrolet Cruze zu entwerfen. In nur drei Tagen hatten wir den Prototypen eines Stoßstangenschutzes, und wir eröffneten die Messe mit einem brandneuen Produkt.“
Logan erläuterte, wie das Produkt in nur drei Tagen fertiggestellt wurde. Am ersten Tag scannte Bushwacker den Chevrolet Cruze, verarbeitete die Daten mit PolyWorks|Modeler™ und importierte sie in Siemens NX. Am zweiten Tag entwarfen sie den Stoßfängerschutz und fertigten eine Prototypform an. Am dritten Tag wurden die Teile hergestellt und zur SEMA-Show geflogen.
In früheren Jahren verwendete Bushwacker das Material der Wahl in den Karosseriewerkstätten der OEM: Ton. Die Konstrukteure brachten Ton auf das Fahrzeug auf und formten es in mühevoller Kleinarbeit nach dem gewünschten Design. Die so entstandene Form wurde dann auf Holzschablonen übertragen, damit das Styling auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs in Ton nachgebildet werden konnte. Anschließend wurden von den Tonmodellen Gipsformen gegossen, die zur Herstellung von Prototypen von Tiefziehwerkzeugen verwendet werden sollten.
Laut Logan bestand dieser Prozess aus vielen Stunden akribischer Arbeit. Doch selbst dann wären sie noch Monate von einer produktionsreifen Form entfernt. Logan sagte: „Wir sind nah dran, aber selten perfekt beim ersten Versuch.“ Bushwacker war von der Qualität seiner Designs besessen und optimierte die Passform und das Design in vier oder fünf Zyklen von Prototypformen, Passformprüfungen, visuellen Bewertungen, Formänderungen und erneuten Prüfungen.
„Dank der Reverse-Engineering-Funktionen des Laserscannings und der PolyWorks-Software müssen wir heute nur noch selten Änderungen an unseren Formen oder Teilekonstruktionen vornehmen. Die Änderungen, die wir vornehmen, sind den subtilen Designmerkmalen gewidmet, die unseren Produkten Stil verleihen – jede wurde für einen bestimmten Look entworfen“, sagt Logan.
Scandaten für den Chevrolet Cruze Heckstoßstange und die Kofferraumverriegelung zur Verwendung bei der Konstruktion eines Heckstoßstangen.
Das CAD-Bild zeigt das endgültige Design der Stoßstangens (grau) und seine Platzierung am Chevrolet Cruze.
Jeep JK: Gespür für Design
Logan blickte auf die Vergangenheit und die Gegenwart zurück: „Als wir mit dem Geschäft begannen, waren unsere ersten Produkte für den alten Jeep CJ. Das Ton- und Gipsverfahren funktionierte damals gut, weil das Blech für die Kotflügel flach war. Das gilt definitiv nicht für den Karosseriestil des neuen Jeep JK.“
Der Jeep JK war aufgrund seiner Karosserielinien und der Montagekonfiguration eine Herausforderung. Trotz des 3D-Scans hat Bushwacker sechs Monate für die Entwicklung seiner patentierten Taschenverbreiterungen, flachen Verbreiterungen und Unterfahrschutz benötigt. Logan stellte fest, dass bei allen anderen Projekten das 3D-Scannen die Produkteinführung im Durchschnitt auf nur ein oder zwei Monate nach den ersten Konzepten verkürzt hat.
Das Jeep JK-Projekt hat auch einen weiteren Vorteil des 3D-Scannens aufgezeigt: die Erfassung von Montageorten. Um die Montage zu erleichtern, versucht Bushwacker immer, nur die werkseitigen Befestigungspunkte für sein Zubehör zu verwenden. Für die Taschenverbreiterung führte dies zu einer innovativen Kombination aus Innen- und Außenverbreiterung, und die gescannten Daten lieferten die genauen Positionen der Befestigungspunkte im Verhältnis zu den Karosserieteilen.
„Ohne Laserscanning wäre es uns
vielleicht nicht möglich gewesen,
das Jeep JK-Zubehör auf den Markt
zu bringen.“
Sterling Logan Entwicklungsingenieur, Bushwacker
Das innovative Design und die Liebe zum Detail haben sich für das Jeep JK-Zubehör ausgezahlt. Auf der SEMA wurden die flachen Verbreiterungen von Bushwacker mit dem zweiten Platz in der Kategorie Best New Off-Road/Four-Wheel Drive Product ausgezeichnet, während der Unterfahrschutz den ersten Platz in der Kategorie Best New Exterior Accessory Product belegte.
Die Vorteile
3D-Scannen bei Bushwacker
Für alle Projekte kombiniert Bushwacker seinen Laserscanarm, PolyWorks und Siemens NX (früher Unigraphics NX) in einem dreistufigen Prozess: Scannen, Vorbereiten und Konstruieren.
In einigen Fällen fährt das 3D-Scansystem zum Zielfahrzeug, aber in den meisten Fällen fährt Bushwacker das Fahrzeug in seine Werkshallen. Für den ersten Schritt des Prozesses verwendet Bushwacker PolyWorks|Modeler™ zur Laserscannersteuerung und Live-Datenerfassung. „Mit PolyWorks müssen wir nicht erst mühsam alles einrichten, bevor wir mit dem Scannen beginnen können“, und laut Logan dauert es nur 10 bis 15 Minuten, bis wir mit dem Einrichten und Scannen beginnen können. Er fügte hinzu: „Außerdem ist die Schnittstelle ist intuitiv und einfach zu bedienen.“
In PolyWorks|Modeler lassen sich die feinsten Feature-Linien leicht extrahieren.
Das digitale Modell ändert sich dynamisch, um dem Scanpfad zu folgen; es gibt dem Benutzer ein großartiges visuelles Feedback, damit er weiß, was noch erfasst werden muss!
„Ich finde es toll, dass sich das digitale Modell während des Scannens dynamisch verändert und meinem Scanpfad folgt. Es gibt mir ein großartiges visuelles Feedback, damit ich weiß, wo ich stehe und was ich noch erfassen muss“, so Logan. Wenn er glaubt, dass der Scan vollständig ist, wendet er sich an das PolyWorks-Vergleichstool, das die Abweichungen zwischen den Scans anzeigt. „Das ist mein Sicherheitsnetz für gelegentliche Bedienerfehler, wie z. B. ein angestoßener Scanner. Ich bekomme sofort eine Rückmeldung darüber, was ich erneut scannen muss“, so Logan. „Das Ergebnis sind saubere, genaue Daten“, fügte er hinzu.
Als Siemens NX-Anwender findet Logan auch, dass die PolyWorks|Modeler-Oberfläche und -Werkzeuge vertraut und sehr ähnlich sind. Er nutzt PolyWorks, um die Dateien für den Import in Siemens NX vorzubereiten, dass er für die Datenbearbeitung und Konstruktion verwendet. „Wir brauchen leistungsfähige Modellierungswerkzeuge, um Teile und Designs zu erstellen, die den subtilen Linien des Fahrzeugs folgen. PolyWorks hilft uns, die Details zu erfassen, und diese Daten werden in Siemens NX für die Konstruktion unserer Teile verwendet. Für uns ist es eine perfekte Mischung“, erklärte Logan.
Um die Daten für Siemens NX vorzubereiten, verwendet er PolyWorks, um alle verrauschten Daten herauszufiltern, Löcher zu füllen und Splines und NURBS-Oberflächen zu erstellen. „Ich wähle einen Bereich aus und lasse PolyWorks die Polygone automatisch erstellen; dann verbinde ich diese und erstelle NURBS“, so Logan. „Ich finde, dass es dem Prozess für Siemens NX sehr ähnlich ist, so dass es in der Tat intuitiv ist. Soweit ich weiß, gibt es nichts Besseres und nichts Einfacheres als PolyWorks“, sagte Logan.
In Siemens NX werden die mit PolyWorks generierten NURBS zur Grundlage für die Konstruktion von Zubehörteilen. Mit den Karosserieteilen und Befestigungspunkten nimmt die Vision von Bushwacker Gestalt an. Während des gesamten Prozesses rendern die Designer das Zubehör und das Fahrzeug, um Form und Passform zu visualisieren.
Jedes neue Teil durchläuft eine „digitale“ Entwurfsprüfung, bevor die Prototypformen entworfen und CNC-gefertigt werden. „Die hochwertigen Oberflächendaten, die PolyWorks bereitstellt, ermöglichen es uns, das Teil im CAD auf Passgenauigkeit und Oberflächengüte zu prüfen, bevor wir ein echtes Teil herstellen“, so Logan. Dennoch sind sie für die endgültige Bewertung immer noch auf physische Prototypen angewiesen. Logan sagte: „Wenn man zum ersten Mal eine erstellte Form am Fahrzeug anbringt, fallen einem Dinge auf, die man auf dem Bildschirm nicht sehen kann oder will.“
Vom digitalisierten Modell zu glatten NURBS-Oberflächen in PolyWorks|Modeler.
Nächster Schritt
Vor kurzem hat Bushwacker sein Vertrauen in PolyWorks auf die Inspektion ausgeweitet. Der PolyWorks|Inspector™ bestätigt die hohe Qualität, für die das Unternehmen bekannt geworden ist, seiner Formen, Prototypen und ersten Produktionsmuster. „PolyWorks|Inspector ist extrem leistungsstark. Damit können wir die Inspektion ins eigene Haus holen und so Teile und Formen schnell und bei Bedarf bewerten“, so Logan. Er resümierte: „In der heutigen Wirtschaft müssen wir auf dem neuesten Stand bleiben, und PolyWorks hat uns dabei geholfen.“
