Escaneo 3D de un helicóptero de rescate aéreo de Luxemburgo con Artec Leo y Ray

Cuando se recibe una llamada de socorro a través del 112, el servicio de rescate aéreo de Luxemburgo (LAR), con los MD-902 Explorers de McDonnell-Douglas surcan los cielos y llegan a cualquier lugar del país en menos de 10 minutos. Desde su adquisición en 1996, la flota de helicópteros de esta organización sin ánimo de lucro ha llevado a cabo más de 30.000 misiones de vuelo.

Aparte de las misiones humanitarias especiales, los seis helicópteros MD-902 de LAR se utilizan normalmente para responder a emergencias y para transportar pacientes de cuidados intensivos entre hospitales de Luxemburgo y la Gran Región.

Equipo de vuelo de rescate aéreo de Luxemburgo preparando a un paciente para su transporte con fines médicos

Un helicóptero de última generación con muchas posibilidades

Hoy en día, el MD-902 se puede encontrar en todo el mundo con una gran variedad de funciones, como la búsqueda y el rescate, misiones policiales, militares, servicios públicos básicos y muchos otros. Así, la aeronave puede adaptarse con diferentes equipamientos y funcionalidades, tanto en su interior, en la cabina, como exteriormente, en el fuselaje.

La cabina de mando se puede equipar con módulos especiales de aviónica, pantallas tácticas y cuadros de mando. Y, en su función militar, el MD-902 puede modificarse con cañones Gatling montados en la puerta, vainas para cohetes de 70 mm y un sensor FLIR debajo del morro.

Para probar el uso de la tecnología de escaneo 3D para capturar objetos grandes como helicópteros y aeronaves de ala fija para aplicaciones de ingeniería inversa, revisiones y pruebas de simulación de flujo aerodinámico (CFD), el equipo de Rescate Aéreo de Luxemburgo se unió a Artec 3D, también con sede en Luxemburgo, para escanear un McDonnell-Douglas MD-902 Explorer. El helicóptero se escaneó con dos de los más nuevos escáneres 3D profesionales: Artec Leo y Artec Ray.

Escaneo del MD-902 con Artec Ray y Artec Leo

Un día, dos escáneres 3D

Artec Leo es un escáner 3D extraordinario y fácil de usar, con procesamiento integrado y pantalla táctil trasera, que permite a los usuarios escanear objetos medianos y grandes sin cables, baterías ni necesidad de conectar un ordenador portátil.

Artec Leo

Con precisión de hasta 0,1 mm, Leo destaca por poder capturar hasta los más complejos detalles de las superficies, así como todo el espectro de colores gracias a la cámara de texturas del escáner. El Leo se usó para escanear el MD-902 por completo, desde la cola hasta el morro.

El otro escáner usado en el proyecto es Artec Ray. Este escáner 3D de largo alcance, montado sobre un trípode, destaca en la captura de objetos grandes.

Artec Ray

Con una precisión submilimétrica de grado metrológico y un alcance que va desde los 2 hasta los 110 metros, Ray puede escanear cualquier cosa, un coche, un autobús o incluso un gigantesco yate. También puede capturar zonas y escenarios enteros, como lugares de accidentes de tráfico, escenas del crimen, etc.

Escaneo completo del MD-902

A la hora de escanear el McDonnell-Douglas MD-902 del servicio de rescate aéreo de Luxemburgo, Artec Ray se usó sobre todo para ayudar en la alineación, con 16 escaneos en total, desde múltiples posiciones alrededor del helicóptero, ocho desde abajo y ocho desde arriba. Esta etapa del escaneo duró menos de tres horas en total.

Artec Leo capturando el fuselaje del MD-902

El siguiente paso fue utilizar el Leo, con el que se tardó unas ocho horas en hacer 26 escaneos de precisión submilimétrica y superpuestos del fuselaje del helicóptero, que mide 10,39 metros de largo, captando hasta el más mínimo detalle.

Escaneo del lateral del MD-902 con Artec Leo

Para facilitar el alineamiento y el registro global de los escaneos durante la etapa de procesamiento, se aplicó textura adicional, mediante un spray de escaneo 3D que desaparece por sí solo.

Turbulencias en el proceso

Para empezar, escanear la parte inferior del MD-902 supuso algunas dificultades. Sin disponer de un elevador para levantar el helicóptero del suelo del hangar, era necesario arrastrarse por debajo del fuselaje y hacer el escaneo literalmente "desde el suelo".

Escaneando la parte inferior del fuselaje del MD-902 con Artec Leo

Al trabajar en un espacio tan reducido, resultaba difícil mantener un ángulo de 90 grados con el Leo, porque la distancia entre el escáner y el fuselaje del helicóptero era muy pequeña, de apenas 350 mm en algunos puntos.

Otro problema fue el escaneo de las aspas del helicóptero. Para acceder a ellas era necesario usar la plataforma elevadora (PEMP) del Servicio de Rescate Aéreo de Luxemburgo. Como las aspas son muy largas, finas y negras, sin rasgos característicos que faciliten el seguimiento, hubo que ponerles cinta adhesiva en algunas partes.

Captura de todos los detalles con Artec Leo

Por desgracia, para capturar las ventanillas del MD-902, no estaba permitido el spray de escaneo. En lugar de eso, se permitió al equipo rociar y escanear las ventanas de un helicóptero de demostración que había cerca, que tenía las ventanas parecidas. Luego, los escaneos de estas ventanas se adaptaron a los marcos de las ventanas del MD-902, con algunas dificultades en el proceso, pero con buenos resultados.

Las siguientes semanas tras el escaneo sirvieron para procesar los datos en el software Artec Studio, donde se refinan, alinean y juntan los escaneos para formar un modelo 3D de precisión submilimétrica preparado para diversas aplicaciones.

Alineación de los escaneos de Artec Leo y Ray en el software Artec Studio

Scan-to-CAD fácil y sencillo

En vez de tomar medidas manuales de una aeronave como el MD-902, que requeriría un tiempo excesivo y podría dar lugar a errores por parte del operario, o de trabajar a partir de viejos planos que pueden no ser precisos o estar incompletos, es mucho más fácil y rápido utilizar una solución Scan-to-CAD para convertir el modelo 3D de la aeronave en un modelo CAD preciso. Artec Studio cuenta con un conjunto completo de herramientas diseñadas para hacer este proceso más eficiente y rápido.

Tanto si se trata de un MD-902 como de un Learjet, o cualquier otro objeto de mayor o menor tamaño, los escaneos 3D hechos con Leo o Ray se pueden exportar a distintos sistemas CAD, donde se utilizarán como referencias fiables para diseñar y extruir un modelo CAD preciso.

Vista superior del modelo 3D del MD-902, a partir de los escaneos de Artec Leo & Ray

Así, a la hora de diseñar un nuevo interior (teniendo en cuenta los escaneos de la cabina de mando) o para una nueva disposición exterior de la aeronave, el modelo CAD resultante mostrará exactamente la ubicación de cada punto de montaje, taladros y remaches, así como el espacio disponible para la instalación de los componentes previstos.

Ingeniería inversa de piezas heredadas o difíciles de encontrar

Para cualquier empresa u organización de vuelos regulares y que tenga una flota de aviones de varias décadas de antigüedad, surge la necesidad de piezas y componentes de vital importancia que pueden tener largos plazos de entrega, o incluso no estar disponibles.

Para estos casos existe la posibilidad de hacer ingeniería inversa gracias a las soluciones CAD y al escaneo 3D, con el escáner Artec Leo o Artec Space Spider, por ejemplo, con los que pueden fabricarse bajo demanda, utilizando la fabricación aditiva, la fundición, el fresado CNC u otra tecnología.

Imagen lateral del conjunto del rotor del modelo 3D del MD-902

Además, los modelos CAD creados a partir de estos escaneos 3D se pueden utilizar junto con el análisis de elementos finitos (FEA) para diseñar y fabricar piezas aeronáuticas optimizadas que no están disponibles en el mercado.

Tanto si se trata de un reequipamiento como de una futura instalación, el escaneo 3D para ingeniería inversa es una posibilidad, una solución comprobada para las necesidades aeroespaciales. Las tecnologías avanzan rápidamente cada año, lo que hace posible crear piezas más ligeras, resistentes y asequibles y, algún día, fuselajes y alas enteras.

Inspección de aeronaves en 3D

Cuando las aeronaves de cualquier tipo, desde avionetas hasta helicópteros o incluso aerolíneas de pasajeros, vuelan cientos de veces al año, es normal que sufran daños externos. Estos daños pueden deberse a fuertes tormentas de granizo, aterrizajes bruscos, impactos de aves, otras colisiones o el propio desgaste de los componentes.

Es fundamental medir y cuantificar estos daños rápidamente y con precisión, no sólo a efectos de seguros, sino también para comprender el alcance de las reparaciones y reducir al máximo el tiempo de inactividad.

Vista detallada en 3D del conjunto de cola NOTAR del modelo MD-902

Al escanear en 3D un helicóptero o cualquier otra aeronave, como se hizo con el MD-902, es fácil usar los escaneos 3D resultantes como modelo de referencia para hacer inspecciones en Artec Studio de la superficie, usando la función de mapeo de distancia entre superficies del programa.

Cualquier daño o cambio en la geometría externa, aunque sea menor a un milímetro, se podrá detectar inmediatamente mediante un mapa de calor fácil de leer. Los escaneos también se pueden exportar a Geomagic Control X, para más opciones de inspección.

Escaneo para análisis aerodinámicos CFD

Probar y comprender la aerodinámica de un avión es el primer paso hacia la optimización, para mejorar la eficiencia del combustible y el rendimiento del vuelo. Hoy, más que nunca, las pruebas de CFD (dinámica de fluidos computacional) están al alcance no sólo de los fabricantes aeroespaciales, sino también de propietarios privados y corporaciones.

Lo que antes era un proceso caro y complejo, ahora es fácil de implementar y llevar a cabo bajo demanda. Lo único que hace falta para empezar es un modelo 3D preciso o un modelo CAD del helicóptero o de la aeronave en cuestión, como el modelo 3D del MD-902 obtenido gracias a los escaneos de Artec Leo.

De esta manera, es posible simular y estudiar el comportamiento aerodinámico de cualquier aeronave con numerosas variables de diseño y configuraciones de fuselaje, en diversas condiciones atmosféricas.

Para los diseñadores aeroespaciales, por ejemplo, tiene muchas ventajas. Se pueden crear modelos de prototipos virtuales con nuevas configuraciones en cuestión de días, en vez en semanas o meses, como ocurría antes.

Además, durante la fase de pruebas de vuelo del prototipo, mediante el uso del escáner Artec Leo o Artec Ray, dependiendo del tamaño de la aeronave, se pueden hacer inspecciones en 3D, para revelar la fatiga del metal, los daños por impacto u otros cambios estructurales que se hayan producido.

Resumen

A pesar de que suponga más de un día de escaneo, y varios días más para procesar enormes cantidades de datos de escaneo en un modelo 3D, esta inversión inicial de tiempo y energía puede traducirse en muchos beneficios a lo largo de la vida útil de cualquier aeronave, tanto si se trata de un solo vehículo o de toda una flota de avionetas, aviones o helicópteros.

En la actualidad, es posible conseguir resultados más rápidos, más fáciles y con menos gasto. En el sector aeroespacial y en muchos otros sectores rigurosos, el escaneo 3D con escáneres 3D profesionales como Artec Leo y Ray, supera con creces todas las expectativas.