Reverse Engineering

Ersatzteile ohne technische Zeichnung in 3D drucken

Viele Fertigungsbetriebe und Werkstätten setzen 3D-Drucker ein, um betriebsintern Ersatzteile und Werkzeuge schnell und kostengünstig zu fertigen.

In der Regel sieht der Workflow dann so aus:
Aus einer technischen Zeichnung wird in einem CAD-Programm ein 3D-Modell des zu fertigenden Bauteils konstruiert. Anschließend wird die 3D-Datei – meistens im STL-Format – in eine Slicing-Software geladen, um alle Parameter für das Drucken auf dem entsprechenden 3D-Drucker einzustellen. Die nach dem Slicen entstandene Datei wird an den Drucker gesendet und das Ersatzteil wird gedruckt.

Was, wenn es keine technische Zeichnung und keine Konstruktionsdaten für das Ersatzteil mehr gibt?
Werkstätten, die sich z. Bsp. auf die Restaurierung von Oldtimern, Vintage-Bikes oder alten Booten spezialisiert haben, sehen sich immer häufiger mit einer solchen Situation konfrontiert.

Kein Problem mit Reverse Engineering.

Wenn ein fehlendes Ersatzteil einen Traum zerstören kann:

Es war wieder einer jener Abende an denen Uwe in Erinnerungen an seine Jugend schwelgend, diverse YouTube-Kanäle durchklickte und sich Aufnahmen liebevoll umgebauter Oldtimer-Bikes anschaute.

Immer wieder blieb er bei der dunkelblauen AWO 425 Chopper hängen.

Früher hatte er sich selbst ein solches Schmuckstück hingebungsvoll restauriert und ist damit durch die Straßen seiner Stadt gecruist.

Doch eines Tages musste er seine große Liebe aufgeben. Das Maschinenbaustudium verlangte zu viel Zeit und finanzielle Mittel ab, als dass er sich solch ein Hobby noch leisten konnte. Uwe musste seine geliebte Betty verkaufen.
Daraus erwuchs jedoch ein jahrelanger Traum, wieder genauso ein Bike besitzen und vor allem fahren zu können.

"Ich mach das jetzt", sagte er zu seiner Frau. Das einstige Maschinenbaustudium hat Uwe sattelfest im Berufsleben etabliert, finanzielle Aspekte spielen keine nennenswerte Rolle mehr und die Kinder sind mittlerweile aus dem Haus.

Und nicht irgendein Oldtimer Bike sollte es sein. Nein, Uwe wollte genau seine alte Sparkling Blue Betty zurückhaben.

Die Recherche dauerte mehr als zwei Jahre, doch Uwes Hartnäckigkeit zahlte sich schließlich aus. Auf einem YouTube-Kanal – wie sollte es anders sein – gewährte ein Sammler Einblicke in seine Garage. Und da, ganz hinten in einer Ecke, hinter chromblitzenden Schönheiten, stand Betty. Offensichtlich viele Jahre ungenutzt, der einstige Glanz schien nur noch eine Erinnerung zu sein. Es gab keinen Zweifel, die Betty auf dem Tank war SEINE Betty.

"Die ist nicht mehr fahrtüchtig, da ist was am Getriebe defekt und das Ersatzteil gibt's nirgendwo mehr zu finden", antwortete der YouTuber auf Uwes Anfrage.

Drohte Uwes Traum wie eine Seifenblase zu platzen? Nach all der Zeit und der Hoffnung?

Nicht, wenn er weiß, was Reverse Engineering bedeutet, wie es funktioniert und wie er es anwendet.

Was ist Reverse Engineering?

Einfach aus dem Englischen übersetzt bedeutet Reverse Engineering umgekehrt entwickeln.
Und das ist es auch im technischen Sinne.
Am Anfang steht ein physisch vorhandenes Bauteil, wovon eine in allen Belangen 1:1-Kopie gefertigt wird. In allen Belangen bedeutet optische, funktionale und belastbare bzw. resistente Eigenschaften, die das Original-Bauteil aufweisen.
Das Original muss demnach exakt abgebildet werden.

Warum Reverse Engineering?

Beim Forward Engineering wird ein Bauteil komplett neu entwickelt, bzw. ein bestehendes Bauteil angesichts neuer Anforderungen optimiert. Am Anfang steht – wie auch beim Reverse Engineering – eine Idee und ein Ziel.
Aus Scribbles werden Skizzen, daraus entstehen technische Zeichnungen, daraus dann CAD-Modelle und daraus Konstruktionsdaten sowie erste Prototypen.

Wird allerdings ein Bauteil benötigt, das nicht mehr hergestellt wird, es keine technischen Zeichnungen oder Konstruktionsdaten mehr gibt, es jedoch 1:1 dem Original entsprechen muss, bietet Reverse Engineering die Lösung.
Die besten Beispiele sind Ersatzteile für Oldtimer (Autos, Motorräder oder Fahrräder), alte Boote oder Modellflugzeuge und Modelleisenbahnen.
Auch Betriebshilfsmittel, die zur Herstellung von Teilen – z. Bsp. für über 30 Jahre alte Anlagen – verwendet werden, durchlaufen oft den Reverse Engineering-Prozess.

Ist Reverse Engineering überhaupt legal?

In der Tat werden Reverse Engineering und Produktpiraterie oft in einem Zusammenhang genannt – und das aus berechtigtem Grund.
So beklagen z. Bsp. Autobauer oder namhafte Musikinstrumentenhersteller nicht selten über immense wirtschaftliche Schäden ob der den Markt überschwemmenden Replikas beliebter Originale.

In unserem Beispielfall mit dem Ersatzteil für den alten AWO 425 Chopper ist die Lage recht simpel. Das Unternehmen, dass diese Bikes baute und verkaufte, existiert schon lange nicht mehr. Es gibt auch keine Unternehmen oder Personen, die etwaige Patente oder Rechte an Originalbauteilen zu diesen Oldtimern halten und im Zuge dessen Ersatzteile fertigen und vermarkten.
Wir distanzieren uns in diesem Blog-Artikel natürlich von rechtsverbindlichen Aussagen. Prüfe bitte in jedem Fall zuerst die rechtliche Lage, bevor du 1:1 Kopien von Originalbauteilen anfertigen möchtest.

Was wird für Reverse Engineering benötigt?

Das Originalbauteil, ohne dem geht gar nichts. In manchen Fällen helfen auch detaillierte Fotos oder Skizzen, wobei das eher in den Bereich des Re-Engineering fällt.

Wenn also nur noch das Originalbauteil existiert, wird für Reverse Engineering folgende Hardware benötigt:

• 3D-Scanner
• Bei einem einfach aufgebauten Teil kann auch ein Fotoapparat genügen
• Computer mit entsprechender Rechen- und Speicherpower
• 3D-Drucker und Material, abhängig von den Eigenschaften des Bauteils

ür Reverse Engineering wird folgende Software benötigt:

• Software des 3D-Scanners
• CAD-Software zur Nachbearbeitung und Optimierung des gescannten 3D-Modells, z. Bsp. Solid Edge von Siemens
• Slicing-Software zum Vorbereiten der Druckdatei, z. Bsp. Cura bei Ultimaker 3D-Druckern

Reverse Engineering Case mit EinScan Pro HD und Solid Edge

In welchen Bereichen bzw. Branchen wird Reverse Engineering eingesetzt?

Pauschal gesagt kann Reverse Engineering branchenübergreifend eingesetzt werden. Hauptsächlich findet die "umgekehrte Fertigung" im Maschinenbau, Ersatzteil- und Werkzeugbau und den Bereichen Luftfahrt-, Pharma- oder der Lebensmittel-Industrie statt. Bei den letztgenannten müssen die Teile nach dem Reverse Engineering-Prozess von der jeweils zuständigen Behörde zugelassen werden.

Auf rein wirtschaftliche Aspekte hin betrachtet ist es nicht immer sinnvoll, das Bauteil mit demselben Fertigungsprozess herzustellen wie das Original. Vor allem bei geringen Stückzahlen ist es schier unrentabel im Spritzgussverfahren zu fertigen.
3D-Drucker sind an dieser Stelle die am besten geeigneten Fertigungsmaschinen, um beispielsweise nicht mehr verfügbare Werkzeuge oder Ersatzteile herzustellen.

Kommen wir zurück zu Uwe und seiner Betty.

Nachdem der Bike-Sammler ihm bestätigte, dass das defekte Teil im Getriebe zwar an einer Stelle gebrochen, jedoch noch im Original vorhanden sei, hatte Uwe nur noch ein müdes Lächeln übrig.
Erst letztens hatte er an einem Webinar zum Thema Reverse Engineering teilgenommen, sodass das defekte Teil der Erfüllung seines Traums kein Hindernis sein sollte. Nun glänzt Betty wieder in alter Schönheit und Uwe cruist mit ihr durch's Calenberger Land.

Und noch mehr: In die große Garage hat Uwe eine kleine Werkstatt integriert und in einen Shining Einscan 3D-Scanner sowie zwei 3D-Drucker investiert. Jetzt betreibt er nebenbei einen florierenden Ersatzteilservice für alte Autos, Bikes und Motorboote.