3D Scanning and Digital Twin of Railways vehicles and components

Transportsektoren er avhengig av rask tilgang til reservedeler for at transporttjenester kan leveres med påkrevet regularitet. Leverandører av systemer og kjøretøy garanterer leveranser av reservedeler kun for et begrenset antall år. Perioden er som regel betydelig kortere enn systemets eller kjøretøyets forventede og faktiske levetid. Selv om det etableres et omfattende reservedelslager når et system eller kjøretøy tas i bruk, er det ingen garanti for at dette er tilstrekkelig til å dekke systemet eller kjøretøyet gjennom dets levetid. Store reservedelslagre binder mye kapital og er kostbare å opprettholde. En trend i tiden er å bygge ned de fysiske reservedelene, og erstatte disse med digitale reservedelslager (digitale tvillinger) som er tilknyttet tjenester for reservedelsproduksjon. Slike digitale tvillinger må inneholde all informasjon som skal til for å produsere erstatningsdelen med nødvendig kvalitet og kort leveringstid. Selv om digital teknologi og digitale modeller har vært viktig ved utviklingen av dagens systemer og kjøretøy, så er denne digitale informasjonen ofte avhengig av digital systemer som er faset ut, og den er eid av produsenten. Tradisjonelt har ikke en leveranse av et system eller et kjøretøy blitt levert med rettigheter til å produsere erstatningsdeler ut fra digitale tvillinger levert av produsenten. Forprosjektet har sett på hvordan Mantena kan bygge opp digitale tvillinger av eksisterende systemer og kjøretøy ved bruk av bilder, 3D laserskanning og 3D kamera teknologi. I det etterfølgende hovedprosjektet vil målet være å skape digitale tvillinger som kan brukes til opplæring, forbedring av informasjonsflyt og til å produsere reservedeler både ved tradisjonell produksjonsteknologi og 3D printing. I forprosjektet har vi satt søkelys på et utvalg av enkle komponenter for å illustrere mulighetene.

Dette forprosjektet har vært vellykket og gitt Mantena et godt grunnlag til å søke på et hovedprosjekt.

Mantena ser et behov for å kartlegge og bygge opp et bibliotek med 3D-beskriveleser av komponenter og sammensetninger av 3D komponenter til systemer og kjøretøy. Selv om leverandører er villige og kan stille 3D-modeller til rådighet så vil disse representere det som var planlagt, ikke det som faktisk er bygget, og muligens modifisert seinere. Det er derfor viktig å ta utgangspunkt i de faktiske komponenter og kjøretøy når 3D-bibioteket skal bygges. Dette vil gjøres ved å bruke 3D-skanning systemer, både laserbaserte og 3D kamera baserte. 3D informasjon fra skanning prosesseres og legges hel- eller halv-automatisk inn i 3D-biblioteket. 3D-skannings-systemet skal skanne komponenter og underkomponenter av forskjellige størrelser, med hel- eller halv-automatisk gjenkjennelse av underkomponenteners plassering på hovedkomponenten. Vi ser for oss er et system der det skannes en større sammensatt komponent. F. eks. et tog, en boggi, en kompressor, eller en ventil. Etter hvert som den større sammensatte komponenten blir demontert skanner vi underkomponenter, en etter en, for deretter å få systemet til å gjenkjenne plasseringen av underkomponenten på den større sammensatte komponenten (Hoved/Mor komponenten). Vi kan f.eks. ha 3D skannet et lokomotiv utvendig, deretter monterer vi av pantografen og 3D skanner denne. Pantografen er strømmavtageren som sitter på toppen av et lokomotiv/tog. Systemet skal ta inn 3D skanningen av pantografen og 3D skanningen av lokomotivet, og hel- eller halv-automatisk oppdage at pantografen hører til lokomotivet, samt identifisere lokasjonen.