Як використовувати 3D-сканування та 3D-друк для реверс інжинірингу

Реверс инжиниринг - це потужний спосіб створення моделей, який може стати цінним інструментом у наборі інструментів для створення прототипів поряд з такими технологіями, як 3D-сканування і 3D-друк. 3D-сканери дуже швидко вимірюють складні об'єкти та можуть значно прискорити робочий процес проектування, коли використовуються реальні об'єкти. Маючи можливість фіксувати та змінювати фізичні форми, ви можете створювати деталі за допомогою 3D-друку. Надруковані деталі дозволяють визначати розташування свердла або пилки або точно збирати деталі.

Від об'єкта до 3D-моделі: сітки та тверді тіла

Однією з найбільших проблем, з якими стикаються люди при перетворенні фізичних об'єктів у цифрові, є серйозна несумісність між двома різними типами тривимірних моделей: сітками та твердими тілами.

3D-сканер виводить сітку, а не конструктивну модель. Сітки мають бути змінені, щоб їх можна було редагувати.

Сітки – це основний вивід всіх 3D-сканерів, а формат, який зазвичай розуміють 3D-принтери (STL). Сітка є поверхнею з великою кількістю трикутників, з'єднаних від краю до краю. Моделі сітки не містять жодної інформації про об'єкт, крім положення трикутників, які визначають форму. Тверді моделі містять інформацію про проектування об'єкта. Оскільки в сітках відсутня інформація про конструкцію об'єкта, способи зміни моделі сітки обмежені – програми САD, такі як Solidworks та Onshape, не можуть безпосередньо змінювати сітки. Якщо вам необхідно внести серйозні зміни у відскановану деталь, сітка повинна бути перетворена на твердий креслення САD: цей процес називається реверс інжинірингом.

Робочий процес реверс інжинірингу

Реверс інжиніринг важливий, коли ви хочете створити нові деталі, які будуються, включаючи більш старі конструкції.

Наприклад, ви можете створювати запасні деталі, які відповідають початковому дизайну пошкоджених існуючих деталей, або використовувати процеси реверс інжинірингу для інтеграції складних поверхонь з існуючих деталей в об'єкти для 3d-друку, які корисні для модифікації виробів масового виробництва та виробів ручної роботи.

Розглянемо процес основних етапів реверс інжинірингу.

1. Підготовка об'єкта для сканування.

Потрібно розпорошити на поверхню матовий порошок, щоб підвищити точність сканування. Навіть трохи блискучі поверхні мають тенденцію погіршувати якість сканування, у той час як відбивні та прозорі поверхні не можуть скануватися взагалі без матового покриття.

Використовуйте матову пудру для покращення точності сканування вашого об'єкта.

2. 3D-сканування об'єкта

Використовуйте високоточний 3D-сканер для захоплення важливих розділів деталей. Настільні світлові або лазерні сканери є відповідними інструментами для роботи з точністю ±100 або вище.

Примітка. Можливо, вам доведеться кілька разів орієнтувати і повторно сканувати ваш об'єкт, якщо він має глибокі заглиблення.

3. Уточнення сітки

Деякі сканери створюють великі сітки, що призведе до зупинки наступних кроків. Програмне забезпечення сканера усуває невеликі розриви та спрощує сканування, роблячи дані більш керованими у CAD. Намагайтеся максимально спростити модель, не руйнуючи важливих деталей.

4. Імпорт сітки до САD

Імпортуйте сітку у програмне забезпечення САD, оснащене інструментами реверс інжинірингу. Geomagic для Solidworks – потужний вибір для шліфування складних, органічних форм. Якщо ви виконуєте реверс інжиніринг деталі з простішими плоскими поверхнями, Xtract3D є менш дорогою та легкою альтернативою. На цьому кроці перемістіть та поверніть сітку сканування відповідно до будь-яких існуючих компонентів дизайну.

5. Витягти важливі поверхні

Існує три шляхи для отримання форми сканування для створення цільної моделі, яку можна редагувати за допомогою інструментів САD: напівавтоматичне, автоматичне та перемальовування вручну.

Напівавтоматичне

Складні криволінійні поверхні важко малювати вручну, тому можна вибрати напівавтоматичне редагування. Ця функція генерує поверхні, що відповідають виявленим областям сканування. Змінюючи чутливість функції виявлення поверхні, можна знайти різні поверхні.

Порада: Geomagic для Solidworks виявляє поверхні на скані для відповідності тривимірним кривим. Використовуйте пензель, щоб вручну додати або відняти області сканування з кожного регіону.

Можливо, вам доведеться повторити цей процес кілька разів з різними параметрами чутливості, щоб виявити всі ваші поверхні. Потім ці поверхні можна обрізати і зв'язати разом для створення тіла, що редагується.

Використовуйте напівавтоматичний шар, що спливає, для відтворення вигнутих фігур, коли вам знадобиться максимальна можливість редагування надалі і коли важлива точність гострих кромок.

Автоматичне

Автоматичне редагування створює тверду модель із будь-якого сканування. Ви можете використовувати стандартні інструменти САD для віднімання та додавання цього тіла з автоматичним покриттям, але буде складніше переміщати основні елементи навколо тіла.

Вам може не знадобитися контроль за розташуванням країв. Наприклад, якщо ви скануєт частина людського тіла, щоб створити нестандартні вироби ергономічної форми, або хочете створити затискач для точної чи багаторазової модифікації об'єкта ручної роботи. У цих випадках автоматичне редагування є чудовим способом заощадити час моделювання.

Примітка. Порівняйте результати автоматичного редагування з напівавтоматичним деяка точність втрачається, особливо навколо гострих кромок.

Ручне перемальовування

Для простих виробів, таких як отвори та кишені, зазвичай найбільш швидко та точно перемалювати елементи, використовуючи модель сканування як довідкову. Програмне забезпечення реверс інжинірингу дозволяє створювати на ескізі площини і витягувати поперечні перерізи з сітки сканування, що допомагає вам підібрати форму вихідного об'єкта.

6. Інтегрувати нові об'єкти

Після того, як скан був перетворений на тверде тіло, його можна відняти з іншого твердого тіла, щоб створити затискач, який надійно утримує вихідну деталь. Конструкція нового вимірювального компонента також посилається на розміри сканування, використовуючи криві, витягнуті за допомогою напівавтоматичного редагування.

7. 3D друк

Друк на 3D-принтері Formlabs Form 2 забезпечує високу точність, порівнянну з продуктивністю 3D-сканерів інженерного рівня. Використовуйте Formlabs Rigid Resin для міцності та точності деталі.

Після виконання цих кроків надрукована деталь готова до використання.

Фінальна деталь надрукована за допомогою Rigid Resin

Правильні інструменти для реверсу інжинірингу

Перший крок до запуску деталей для реверс-інжинірингу - знайти 3D-сканер, який найкраще відповідає вашим потребам. Вибрати 3D-сканери які доповнюють високоточну 3D-друк за посиланням.

Оригінальну версію статті можна переглянути на офіційному сайті Formlabs.