Brak dokumentacji technicznej do komponentów to problem, z jakim powszechnie mierzą się zakłady przemysłowe. Teoretycznie rozwiązaniem jest przeprowadzenie inżynierii odwrotnej, ale często wiąże się to z niezwykle czasochłonnym i kosztownym procesem. Na szczęście w takich przypadkach z pomocą przychodzi skanowanie 3D. To nowoczesna technologia, która rewolucjonizuje sposób odtwarzania dokumentacji technicznej obiektów. W artykule wyjaśniamy, czym jest inżynieria odwrotna oraz dlaczego skanowanie 3D ułatwia jej wykonanie!
Czym jest inżynieria odwrotna i dlaczego zyskuje na popularności w przemyśle?
Inżynieria odwrotna jest procesem umożliwiającym odtworzenie niedostępnej dokumentacji technicznej dla istniejącego obiektu – np. części maszyny. Obejmuje szereg specjalistycznych badań mającym na celu określenie m.in. zasady działania oraz zastosowanych technologii produkcji elementu. Oprócz tego istotnym etapem tego procesu jest mierzenie. Zebrane w jego trakcie dane są digitalizowane (konwertowane do postaci cyfrowej) i wykorzystywane do przygotowania projektu CAD odtwarzanego obiektu.
Przemysł coraz częściej wykorzystuje inżynierię odwrotną, gdyż rozwiązuje ona typowy problem, z jakim mierzy się ta branża – utrzymanie ciągłości pracy. Wyzwaniem jest serwisowanie urządzeń dawno wycofanych z rynku lub unikalnych, wykonanych np. na indywidualne zamówienie. Braki w dokumentacjach technicznych i niedostępność części zamiennych utrudniają naprawy oraz konserwację takich maszyn. Dzięki inżynierii odwrotnej można przygotować projekty CAD potrzebnych komponentów i na ich podstawie produkować zamienniki.
Oprócz reprodukcji technikę tę wykorzystuje się także m.in. do:
* projektowania modyfikacji dla istniejących komponentów,
* analizy cech technologicznych produktów konkurencji,
* opracowywania nowych konstrukcji na bazie tych obecnie wykorzystywanych.
Jakie są metody pomiarów w inżynierii wstecznej?
Pomiary dla inżynierii wstecznej można przeprowadzać na wiele sposobów, używając klasycznych ręcznych narzędzi. Jednak o ile w przypadku obiektów płaskich jest to proste, tak zabranie danych o przedmiotach mających skomplikowaną geometrię jest procesem żmudnym i czasochłonnym. Obecnie jednak istnieje doskonała alternatywa dla takich tradycyjnych metod – to skanowanie 3D, które optymalizuje ten proces i zwiększa jego dokładność.
Jak skanowanie 3D ułatwia odtworzenie nawet najbardziej skomplikowanych elementów?
To właśnie skanery 3D, czyli urządzenia wykorzystywane do pomiarów tą nowoczesną metodą, przyczyniły się do ogromnej popularyzacji inżynierii odwrotnej w przemyśle. Skracają one proces nie tylko mierzenia, ale także przetwarzania danych do takiej postaci, która umożliwia opracowanie na ich podstawie projektów CAD.
W przypadku używania klasycznych metod odtwarzany komponent należy mierzyć ręcznie narzędziami, co jest szczególnie trudne, gdy ma on skomplikowaną budowę i wiele zakamarków. Wiąże się to z dużym nakładem pracy, a więc także ogromnymi kosztami, i do tego generuje wysokie ryzyko wystąpienia błędów pomiarowych. Gdy dane zostaną zebrane, trzeba jeszcze przenieść je do systemu komputerowego, co również jest czasochłonne. Skanowanie 3D w dużej mierze automatyzuje te procesy.
Skaner 3D szybko i z ogromną dokładnością mierzy obiekty niezależnie od stopnia skomplikowania ich budowy. Zebrane dane digitalizuje, tworząc z nich przestrzenną chmurę punktów lub siatkę trójkątów. Efektem jego pracy są kompletne informacje dotyczące kształtu oraz wymiarów badanego elementu, które bez dalszej obróbki umożliwiają wygenerowanie modelu CAD. Co bardzo istotne, skanowanie 3D może być procesem przeprowadzanym ręcznie urządzeniami mobilnymi lub całkowicie zautomatyzowanym.
Gdzie inżynieria odwrotna ze skanerem 3D sprawdza się najlepiej?
Ponieważ skanery 3D wyróżniają się ponadprzeciętną precyzją pomiaru, świetnie sprawdzają się w firmach przeprowadzających inżynierię odwrotną elementów o skomplikowanej budowie. Dotyczy to więc m.in. realizacji zadań związanych z odtwarzaniem dokumentacji technicznej w celu:
* produkowania niedostępnych na rynku części zamiennych do różnego rodzaju maszyn i urządzeń przemysłowych,
* projektowania modyfikacji dla już istniejących konstrukcji,
* opracowywania rozwiązań usuwających wady technologiczne obecnie wykorzystywanych produktów.
Skanowanie 3D w inżynierii odwrotnej wykorzystuje się np. w branży motoryzacyjnej. Technologia ta umożliwia szybkie i relatywnie niedrogie odtwarzanie dokumentacji m.in. podzespołów do pojazdów zabytkowych czy unikalnych modeli prototypowych. Używa się go także do mechanicznego tuningu samochodów – np. projektowania ulepszonych części na bazie odpowiedników fabrycznych.
Od skanu do modelu CAD – jak wygląda proces inżynierii odwrotnej w praktyce?
Użycie skanerów 3D w inżynierii odwrotnej sprawia, że proces ten jest łatwiejszy i zajmuje znacznie mniej czasu w porównaniu do metod tradycyjnych.
Przed jego rozpoczęciem należy określić zakres skanowania oraz parametry pomiaru. Następnym krokiem jest naszykowanie obiektu do analizy. Zależnie od stosowanego rodzaju skanera, konieczne może być przygotowanie powierzchni polegające np. na jej oczyszczeniu, zmatowieniu lub naklejeniu na nią punktów referencyjnych. Obiekt należy także stabilnie zamocować.
Od tego momentu rozpoczyna się proces inżynierii odwrotnej, który można podzielić na 4 podstawowe etapy.
1. Skanowanie obiektu skanerem 3D laserowym lub strukturalnym – urządzenie opisuje jego kształt w przestrzeni poprzez rejestrowanie chmury punktów (zbioru współrzędnych).
2. Przetwarzanie danych zebranych podczas skanowania – zależnie od potrzeb proces ten może obejmować np. usuwanie zakłóceń, łączenie skanów w jeden spójny model siatkowy (mesh) lub wygładzanie/upraszczanie wyglądu siatki.
3. Przygotowanie modelu CAD – jest on generowany na podstawie danych ze skanowania 3D zaimportowanych do oprogramowania komputerowego typu CAD/CAE. Może być także utworzony metodą ręczną lub półautomatyczną z siatki punktów. Proces ten polega m.in. na odwzorowywaniu powierzchni, wyodrębnianiu prostych kształtów, tworzeniu szkiców i modelowaniu.
4. Eksport gotowego modelu CAD do wybranego formatu (np. STEP, IGES lub STL) w celu jego dalszego wykorzystania – może służyć m.in. w procesach projektowania, wykonywania symulacji, analizy zużycia oraz produkcji.
Szybciej, precyzyjniej, taniej – jakie korzyści daje skanowanie 3D w odtwarzaniu części?
Zastosowanie technologii skanowania 3D w inżynierii odwrotnej skraca czas potrzebny na zebranie danych o odtwarzanym elemencie. Kolejną istotną korzyścią, jest obniżenie kosztów realizacji procesu analizy wymiarów i geometrii analizowanego obiektu. Do tego dochodzi większa dokładność pomiarów i minimalizacja ryzyka popełnienia błędów podczas ich wykonywania. Nowoczesne skanery 3D dostępne w ofercie zaufanych dostawców, takich jak np. firma ITA, rewolucjonizują inżynierię odwrotną i zwiększają możliwości jej wykorzystania w przemyśle!
Jeżeli chcesz codziennie otrzymywać informacje o aktualnych publikacjach ukazujących się na portalu netTG.pl Gospodarka i Ludzie, zapisz się do newslettera.
