3D-Messungen sind für die Entwicklung moderner Fahrzeuge unverzichtbar, sagt Matúš Frenák von AUREL.

3D-Messtechniken gehören heute zu den Grundpfeilern der Automobilentwicklung. Ohne sie wäre es nicht möglich, digitale Entwürfe präzise mit der Realität zu verknüpfen, eine stabile Produktion aufrechtzuerhalten oder die Ergebnisse von Crashtests zuverlässig auszuwerten. Wie funktioniert dieser Bereich in der Praxis, welche Technologien werden bei AUREL eingesetzt und wo bringt die dreidimensionale Messung den größten zusätzlichen Nutzen? Dazu haben wir Matúš Frenák, den Koordinator für 3D-Messungen und Verkehrssicherheitsprojekte bei AUREL befragt.

Was ist alles mit Ihrer Position verbunden?

Meine Arbeit bewegt sich an der Grenze zwischen Technik, Organisation und Kommunikation. Im Bereich der 3D-Messung bereite ich den gesamten Prozess vor und plane ihn – von der Auswahl der Technologie über den Zeitplan bis hin zur Umsetzung in der realen Umgebung. Im Rahmen von Verkehrssicherheitsprojekten leite ich unter anderem das Programm „Unfallsimulation”. Vom ersten Kontakt mit dem Kunden an stimmen wir den Zweck, das Szenario und die erwarteten Ergebnisse ab, die ich anschließend in der virtuellen Realität in ihre endgültige Form übertrage. Meine Aufgabe ist es, dafür zu sorgen, dass die technische Lösung und die Organisation perfekt auf die Bedürfnisse des Kunden abgestimmt sind.

Seit wann arbeitet AUREL bereits mit 3D-Methoden?

Wir widmen uns diesen seit mehr als 20 Jahren.. Am Anfang stand die statische Photogrammetrie – die ersten Projekte zur Messung von Verformungen an Fahrzeugen wurden an Fahrzeugen der zweiten Generation des Škoda Octavia durchgeführt. Nach und nach haben wir bei diesen Projekten Erfahrungen gesammelt, unser Know-how erweitert und uns den Weg zu weiteren Messmethoden geebnet.

Wie viele Fachleute bilden heute das Team der 3D-Messtechnik?

Insgesamt 11 Spezialisten. Jeder orientiert sich auf einen anderen Bereich – einige auf die statische oder dynamische Photogrammetrie, andere auf 3D-Scanning oder Kontaktmessung. Dank dieser Aufteilung decken wir sowohl klassische als auch hochentwickelte Verfahren ab und können flexibel auf die spezifischen Anforderungen einzelner Projekte reagieren.

AUREL ist Teil der Colegium Holding Gruppe, in der auch andere Unternehmen Ihre 3D-Messungen nutzen. Können Sie ein Beispiel dafür nennen, wie die Zusammenarbeit funktioniert?

Wir haben zum Beispiel mit der Firma LENAM zusammengearbeitet, wo wir die Positionen von Potentiometern und Beschleunigungsmessern in einem echten Fahrzeug genau bestimmt haben. Die Ergebnisse dienten als Grundlage für die weitere Entwicklung. Ich bin jedoch überzeugt, dass 3D-Messungen auch in anderen Unternehmen im Rahmen der Holding großes Potenzial haben. Ob es sich um die Überprüfung der Geometrie, die Dokumentation von Prototypen oder die Unterstützung der Entwicklung handelt, unsere Methoden können in vielen Bereichen nützliche und präzise Informationen liefern.

Welche Rolle spielt die 3D-Messtechnik im Prozess der Automobilentwicklung?

Die 3D-Messtechnik spielt eine entscheidende Rolle in der Automobilentwicklung, da sie den digitalen Entwurf mit der realen Produktion verbindet. Sie ermöglicht eine genaue Überprüfung, ob die physischen Teile mit dem CAD-Modell übereinstimmen, und gewährleisten so die Maßgenauigkeit und Qualität des Produkts. Sie wird bereits beim Prototyping eingesetzt, wo sie Abweichungen schnell aufdeckt und zur Optimierung von Formen und Konstruktionen beiträgt, und auch zur Kontrolle von Werkzeugen, Formen oder Baugruppen dient.  

Und wie wird sie in der Produktion eingesetzt? 

In der Produktion sorgt sie für eine kontinuierliche Qualitätskontrolle und Prozessstabilität, sodass Automobilhersteller rechtzeitig auf beliebige Änderungen reagieren können. Das Ergebnis ist eine effizientere Entwicklung, eine schnellere Markteinführung des Fahrzeugs und eine höhere Zuverlässigkeit sowie ein besseres ästhetisches Niveau des fertigen Autos. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören auch die digitale Kontrolle der Karosserieabmessungen mithilfe optischer Systeme wie Zeiss ATOS Q oder Faro Focus sowie Deformationsanalysen nach Crashtests, bei denen das Verhalten der Konstruktion und der verwendeten Materialien durch Scannen ausgewertet wird.

Sie verwenden sowohl kontaktlose Messmethoden als auch mit Kontakt. Wann ist es sinnvoll, welche zu verwenden?

Kontaktlose Scanner – sowohl optische Scanner als auch Laserscanner – setzen wir dort ein, wo es erforderlich ist, die gesamte Form eines Bauteils schnell zu erfassen. Typischerweise handelt es sich dabei um Karosserieteile, Kunststoffformteile oder Designflächen, bei denen der Kunde eine schnelle Orientierung hinsichtlich Formabweichungen und einen visuellen Vergleich mit dem CAD-Modell erwartet. Im Gegensatz dazu wählen wir Kontaktmessverfahren, also Messungen mit einer Tastsonde, dort, wo extreme Genauigkeit an einzelnen Punkten entscheidend ist, zum Beispiel bei Öffnungen, Bolzen, Auflageflächen oder funktionellen geometrischen Elementen. In der Praxis werden beide Methoden oft miteinander kombiniert – der kontaktlose Teil liefert einen schnellen Überblick über die Form, die Kontaktmessung präzisiert anschließend die kritischen Bereiche.

Wie sieht der Messprozess in der Praxis aus?

Alles beginnt mit der Vorbereitung des Teils. Dieses wird gereinigt, in die Vorrichtung eingesetzt und so gesichert, dass die Messung unter gleichen Bedingungen wiederholt werden kann. Anschließend wird je nach Art des Teils und der erforderlichen Genauigkeit eine geeignete Messmethode ausgewählt – entweder ein optischer 3D-Scanner für die schnelle Erfassung der gesamten Oberfläche oder ein kontaktbasiertes CMM-Gerät, das die einzelnen Punkte mit maximaler Genauigkeit erfasst. Die gesammelten Daten werden anschließend mit dem CAD-Modell verglichen und Abweichungen einschließlich Toleranzfeldern ausgewertet. Das Ergebnis ist ein detaillierter Bericht, der von der Konstruktion, der Technologie und der Qualitätsabteilung verwendet wird. Sein Ziel ist es, Unstimmigkeiten zu erkennen und zu beseitigen, bevor das Teil in die Serienproduktion geht.

Was genau erhält der Kunde von AUREL?

Das Standardergebnis bilden farbige 3D-Abweichungskarten, die sofort zeigen, wo und wie das Teil vom nominalen CAD-Modell oder vom Zustand vor dem Test abweicht. Die Visualisierungen werden durch Tabellen mit genauen Werten zu Abmessungen, Toleranzen und anderen kritischen Parametern ergänzt. Wenn der Kunde die Daten weiterverarbeiten muss, stellen wir ihm auch ein STL-Modell oder ein Polygonnetz für die Verwendung in CAD- oder Messtechnik-Software zur Verfügung. 

Und wie nutzen die Automobilhersteller diese Daten für ihre weiteren Entscheidungen? 

Dank diesen Ergebnissen kann das Unternehmen sofort entscheiden, ob das Teil innerhalb der Toleranz liegt, eine Werkzeuganpassung erforderlich ist oder in den Produktionsprozess eingegriffen werden muss. So kann das Unternehmen schnell und rechtzeitig reagieren, noch bevor größere Produktionsausfälle entstehen.

Tests spielen bei der Entwicklung und Sicherheit von Fahrzeugen eine wichtige Rolle. Welche Methoden der dreidimensionalen Messung verwenden Sie bei Crashtests?

Bei Crashtests nutzen wir die statische und dynamische Photogrammetrie, die es uns ermöglicht, den Ablauf schneller Vorgänge in Echtzeit detailliert zu erfassen. Dank dem anschließenden 3D-Scanning können wir die Verformungen nach einem Aufprall sehr genau dokumentieren. Die Kombination dieser Methoden liefert uns ein umfassendes und genaues Bild davon, was sich während des Tests tatsächlich ereignet hat. Das ermöglicht uns, detaillierte Verformungsanalysen nach Front-, Seiten- und Heckaufprallen durchzuführen – es werden zum Beispiel die Verformung von Verstärkungen, die Verformung des Kofferraums, Veränderungen im Innenraum oder Verschiebungen der gesamten Fahrzeuggeometrie gemessen.

Wie funktioniert eigentlich die Photogrammetrie? 

Die Photogrammetrie ist eine präzise 3D-Messtechnik, die auf einer Reihe von Fotos und optischen Markierungen basiert. Der Techniker versieht das zu vermessende Objekt mit Markern, nimmt Bilder aus verschiedenen Winkeln auf und die Software berechnet mittels Triangulation deren genaue Raumkoordinaten. Das Ergebnis ist eine detaillierte 3D-Punktwolke, die mit CAD-Daten verglichen oder für Verformungsanalysen, Dokumentationen und Simulationen verwendet werden kann. Es handelt sich um eine äußerst zuverlässige und präzise Methode, die sich ideal für alle Anwendungen eignet, bei denen Messungen ohne Eingriff in das Objekt durchgeführt werden müssen.

Und ist das in Tschechien die übliche Messmethode? 

In Tschechien ist dies kein gängiger Standard, aber wir bei AUREL verwenden sie bereits seit über 20 Jahren. Wir führen jährlich 100 bis 200 Crashtests durch (in der Vergangenheit waren es sogar über 300). Wir fahren regelmäßig zum Crash-Labor von Škoda Auto, wo wir Fahrzeuge nach Crashtests mit der statischen und dynamischen Photogrammetrie sowie 3D-Scanning vermessen. Bestimmte Teile scannen wir bereits vor dem eigentlichen Test direkt bei AUREL.

Darf ich Sie abschließend fragen, welches Projekt aus dem Bereich 3D-Messung oder Sicherheitstests Sie bei AUREL technisch am meisten vorangebracht hat?

Es ist fast unmöglich, ein bestimmtes auszuwählen. Jedes Projekt bringt eine neue Herausforderung mit sich – ein anderes Material, eine spezielle Form oder eine untypische Kundenanforderung. Jede Messung zwingt uns dazu, über die Optimierung der Verfahren, die Genauigkeit und die Effizienz der Datenverarbeitung nachzudenken. Daher arbeiten wir ständig mit neuen Technologien und verbessern die Kombination aus kontaktlosen Messungen und jenen mit Kontakt. Der größte technische Fortschritt ergibt sich für uns also aus der Vielfalt der Projekte, die das Team in einem ständigen Innovationstempo halten.

Vielen Dank für das Interview!