Reverzné inžinierstvo v ére 3D technológií: oživenie starých dielov a optimalizácia nových návrhov

Analýzou a rekonštrukciou existujúcich objektov dokáže reverzné inžinierstvo riešiť opravy a výrobu starých, ťažko dostupných dielov, ku ktorým neexistuje technická dokumentácia, optimalizovať vlastné riešenia a vyrábať nové a vylepšené komponenty. Pridajte sa k nám a zoznámte sa s technológiou reverzného inžinierstva a konkrétnymi príkladmi z praxe.

V článku sa ďalej dočítate:

• Čo je reverzné inžinierstvo
• Čo je to za technológiu, ako funguje
• Reverzné inžinierstvo v praxi

Reverzné inžinierstvo: prevod na ploché údaje

Reverzné inžinierstvo je proces, ktorý konvertuje sken (fyzického objektu) z polygónovej mriežky zloženej zo stoviek tisíc malých trojuholníkov na rovinnú reprezentáciu. Reverzné inžinierstvo môže byť užitočné napríklad pri výrobe dielov, ktoré už nie sú dostupné na trhu, ako sú staršie stroje, ktorých výrobca zanikol.

Existujú dva spôsoby reverzného inžinierstva:

Prvý spôsob si vyžaduje viac ľudskej práce. Softvérový inžinier pomáha určiť, ktorá časť súčiastky patrí ku ktorému tvaru. Zároveň musí tieto tvary orezávať a upravovať tak, aby zodpovedali okolitým povrchom. V závislosti od zložitosti je to práca na niekoľko hodín.

Pri druhej metóde sa používa softvér s funkciou automatického vytvárania povrchov - napríklad ZEISSREVERSE ENGINEERING. Ten dokáže "navoskovať" celý komponent jediným kliknutím. Sken dokáže spracovať akýkoľvek iný softvér CAD a súčiastka môže ísť rovno do výroby.

"Funkcia autosurfacing je ideálna, keď potrebujete vytvoriť identickú kópiu existujúcej súčiastky - v tomto prípade stačí jedno kliknutie a súčiastka sa odošle do výroby. V okamihu, keď potrebujete na súčiastke vykonať akékoľvek ďalšie zmeny - iné priemery otvorov, posunúť plochu povrchu alebo zaokrúhliť hodnoty - jednoducho vstúpite do procesu s manuálnymi úpravami."

Robert Navrátil, manažér 3D skenovania, 3Dees Industries

Reverzné inžinierstvo v krokoch

1. Identifikácia kľúčových prvkov - na základe zakrivenia povrchu softvér automaticky rozpozná logické skenovacie jednotky - roviny, valce, obvodové plochy, zakrivené plochy a zložité geometrie.

2. Manuálna optimalizácia - používateľ môže manuálne upraviť geometrické prvky, zaokrúhliť rozmery alebo optimalizovať tvar.

3. Autosurfacing - automatický prevod polygonálnej siete na hladké povrchy, čo umožňuje rýchlu replikáciu objektu.

4. Tvorba CAD modelu - export do formátu STEP alebo IGES a model je pripravený na ďalšie spracovanie v CAD softvéri alebo na výrobu.

Praktické príklady: od armády po elektrárne

Najčastejšie dôvody pre reverzné inžinierstvo sú:

• Výmena opotrebovaných alebo nedostupných dielov. V tomto prípade inžinieri kopírujú existujúci diel.

• Optimalizácia a modernizácia existujúcich dielov. Napríklad v energetike sú dôležité vysoko výkonné turbíny. V tomto prípade je ideálne optimalizovať jednotlivé lopatky pomocou 3D skenovania a 3D tlače. Ďalším príkladom sú napríklad komponenty, ktoré často praskajú. Inžinieri môžu pomocou 3D skenovania identifikovať problém a v prípade potreby ich vystužiť.

• Vytvorenie náprotivku k existujúcemu dizajnu. Napríklad, keď inžinieri hľadajú spôsob a miesto, ako zabudovať navigačnú jednotku do interiéru vojenského vozidla, alebo keď chce niekto pridať klimatizáciu do obytného vozidla.

Náhradnýdiel pre vlaky Leo Express

Spoločnosť Leo Express riešila problém častého poškodenia krytov vonkajších spätných zrkadiel. Spoločnosť však mohla od výrobcu zakúpiť len nové zrkadlo ako celok, nie samotný kryt. A keďže počet poškodených krytov narastal, spoločnosť Leo Express sa rozhodla hľadať efektívnejší a nákladovo výhodnejší spôsob riešenia problému - pomocou aditívnych technológií.

"Pôvodný diel sme naskenovali pomocou 3D skenera ZEISS ATOS Q, spätne ho upravili a potom vytlačili na tlačiarni HP Jet Fusion."

Ondřej Štefek, CSO spoločnosti 3Dees Industries

Týmto postupom spoločnosť Leo express nielen ušetrila náklady a čas, ale zabezpečila aj možnosť jednoduchej replikácie v budúcnosti. Teraz má 3D model"v rukách", takže v prípade poškodenia ďalších zrkadiel si bude môcť ihneď vytlačiť to, čo potrebuje.

Obnova komponentov vojenského vybavenia

Táto technológia sa využíva aj v obrannom priemysle. Staršie vojenské zariadenia často nemajú zachovanú dokumentáciu alebo ich výkresy nemusia byť ani aktuálne. Reverzné inžinierstvo umožňuje skenovať existujúce diely, vytvárať ich digitálne modely a vytvárať náhradné diely pomocou CNC obrábania, odlievania alebo 3D tlače.

"So spoločnosťou vyrábajúcou armádne vozidlá sme riešili poškodený poklop na pravej strane bojového vozidla pechoty (IFV) - naskenovali sme nepoškodenú ľavú časť a vďaka funkcii zrkadlenia softvéru sme získali údaje o poškodenej pravej časti, ktorá mohla ísť do výroby."

Robert Navrátil, manažér 3D skenovania, 3Dees Industries

Optimalizácia lopatiek turbíny

Energetický sektor zažíva obdobie tzv. repoweringu/retrofitu, ktorého cieľom je zvýšiť výkonnosť zariadení a znížiť prestoje. Najmä lopatky sú po rokoch prevádzky deformované a poškodené kavitáciou. Ani voľným okom sa nedá zistiť, ktorá z nich je v najlepšom stave.

Inžinieri preto naskenujú päť najzachovalejších a softvér dokáže vypočítať ideálnu priemernú lopatku, z ktorej sa potom vytvorí nový model pôvodnej lopatky. Zároveň môžu priamo v softvéri 3D skenovania vykonať rôzne rezy a optimalizovať tvar lopatky pre ešte vyšší výkon turbíny.

Prestavby automobilov na mieru

Vminulosti sme písali o vývoji zdvíhacej strechy na obytný automobil, ktorú vyvinula okremřížska spoločnosť eastwander, ktorá sa venuje stavbe obytných automobilov na mieru. Vtedy sme na skenovanie použili ručný laserový metrologický 3D skenerZEISS T-SCAN hawk 2. Skenovanie poskytlo konštruktérom cenné údaje, ktoré im umožnili zvoliť ďalší postup tak, aby zdvíhacia strecha nemala negatívny vplyv na bezpečnosť vozidla.

Uvedené príklady sú len špičkou ľadovca možností, ktoré 3D skenovanie a 3D tlač ponúkajú - reverzné inžinierstvo nielenže vdychuje život starým technológiám, ale pomáha aj pri výrobe a optimalizácii nových. Navyše, s rastúcou dostupnosťou skenerov a tlačiarní s pokročilými softvérovými nástrojmi bude úloha aditívnych technológií naďalej rásť a ich význam bude narastať v celom rade priemyselných odvetví.