逆向制作F1赛车,完成迷你模型3D打印

概要:英国一家机床制造商打算通过3D扫描和打印技术制作F1赛车的小型精密模型。

目标:使用两台不同的扫描仪对F1赛车整车进行扫描,以最高的精度和速度完成从车顶到车底的捕获。

使用工具:Artec Eva, Artec Studio

Artec 3D扫描仪应用于产品生命周期的各个阶段,是不可或缺的工具。从原型制造到逆向工程,或为数据品控分析制作3D模型,3D扫描都是快速完成工艺流的关键所在。

逆向工程需要捕获物体技术细节和构成,来进行提高、改善或再创造。这项技术广泛应用于诸多行业,包括工业工程、汽车、航空、制造、电子工业,能通过捕获、分析、拆分数字3D复制品,还原物体最初造型。

逆向工程采用3D扫描的趋势越来越流行,这是由于这项技术的精确效果和便捷的使用体验。Artec 3D解决方案准确度和3D捕获速度惊人,同时智能后期处理软件Artec Studio 11还能自动处理大量数据,制作3D模型。此外,由于设备易于携带,它们还能配合电池组,在没有固定电源的地方使用,因此能涉足一些难以触及的区域。

3D技术在逆向工程领域的一大精彩案例就是伯明翰一家机床制造商请Artec英国合作商Central Scanning和CAD&CAM解决方案先进供应商Delcam,为他们的F1赛车制作等比例3D模型,并完成约300毫米大小的车模3D打印。

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首先,对汽车进行3D扫描,随后在Delcam逆向工程软件包PowerSHAPE中处理收集的数据。

PowerSHAPE中完成的F1成品模型。

“这次扫描由我们完成,作为一次测试,对比两种扫描系统的效果,”来自Central Scanning的Paul Smith表示。

车身由Steinbichler Comet L3D捕获,驾驶座、方向盘、叉杆式悬架、后扰流板、侧翼后视镜等其他一些Steinbichler Comet无法捕获的区域由Artec Eva完成3D扫描。

“我们选择Eva,是因为它的便携性和速度,另外,我们也无需使用任何标记,能轻松跟上画面图像,”Paul说道。

Artec Studio 10中的部分驾驶座。

这辆车在车主的接待区和工作坊内完成3D扫描;两处均有良好稳定的灯光,但没有阳光直射,因为阳光会影响数据捕获。

Paul和我们分享了一些汽车部件扫描的简化技巧。

“在叉杆式悬架后面加些东西,比如有图案的纸张,可以让扫描仪追踪到纹理,捕获到细叉杆的几何,”他说道。

叉杆附近还有一些深色碳纤维区域——我们在这里做了轻微的喷涂。扰流板附近的反光区也做了轻微喷涂,可以加快捕获速度,更为方便。

“我们很喜欢使用Artec Eva,因为不需要校准,设置方便,还能处理高难度区域,”Paul表示。

全局配准时,大部分数据采用标准设置处理,不加纹理,以加快处理速度。Artec和Steinbichler的庞大数据集随后在PolyWorks合成。

3D数据合成网格。

成品250Mb STL 3D模型,大约包含850万个三角形,随后通过PowerSHAPE Pro在Delcam完成整个逆向制作。复杂的双曲线区域适合采用表面建模,棱柱部分适合采用实体建模。

来自Delcam的James Slater解释道,“汽车的前后翼进行实体建模,首先取部分网格,并将这部分突出,然后通过简单的布尔运算,将分散部分整合起来。这项工作实际是由一位暑期实习学生完成的,项目开始前,他只接受了一周的培训。同时,我们一位资深工程师负责车身表面构造这项更艰巨的任务。最终效果包含大量细节,任何其他软件几乎都无法完成这样一款表面实体混合3D模型。当然,对任何一项逆向工程而言,最重要的是要有高品质的准确网格。”

F1汽车的3D打印成品。

F1赛车缩放模型特写。

赛车进行了全尺寸表面处理。缩放比例后,对一些纤细的部位,尤其是叉杆和扰流板在PowerSHAPE中加粗。汽车数字模型最终以0.016毫米的层厚由Objet Eden 500V完成3D打印。

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