Реверс-инжиниринг болида Формулы 1 и 3D-печать его мини-копии

3D-сканеры Artec – неотъемлемые инструменты на всех этапах производства. Будь то создание прототипа для реверс-инжиниринга или построение 3D-модели для контроля качества – 3D-сканирование играет важнейшую роль в ускорении рабочих процессов.

Реверс-инжиниринг подразумевает копирование запчастей и компонентов объекта с целью воссоздания или усовершенствования его конструкции. Будь то машиностроение, автомобильная или авиационная промышленность, производство электронных товаров или множество других областей промышленности, реверс-инжиниринг позволяет разобрать цифровую 3D-реплику объекта на запчасти и проанализировать его конструктивные особенности.

Применение технологии 3D-сканирования для реверс-инжиниринга становится всё более популярным благодаря точности получаемых результатов и простоте её использования. 3D-решения Artec обеспечивают поразительную точность и скорость считывания объектов в 3D в то время, как умная программа для постобработки Artec Studio 11 способна автоматически обрабатывать большой объём данных для построения 3D-модели. Более того, мобильность этих устройств позволяет добраться и оцифровать наиболее труднодоступные участки объекта, а в сочетании с портативным аккумулятором дают возможность работать вдали от стационарного источника тока.

Отличным примером использования 3D-технологии для реверс-инжиниринга стал проект производителя инструментов из Бирмингема, запросившего у британских партнеров Artec Central Scanning и ведущего поставщика решений для САПР и АСУП Delcam изготовление масштабируемой 3D-реплики болида Ф1 для ее последующей печати на 3D-принтере в размере около 30 см.

После завершения 3D-сканирования болида полученные данные обработали в программе для реверс-инжиниринга PowerSHAPE компании Delcam.

Завершенная модель болида Ф1 в программе PowerSHAPE.

“Этот 3D-снимок мы сделали для примера того, какого результата можно добиться с помощью двух систем для 3D-сканирования”, - рассказывает Пол Смит из компании Central Scanning.

Корпус автомобиля оцифровали устройством Steinbichler Comet L3D, а другие детали, до которых довольно непросто было добраться с этим сканером, например, руль, подвеска, задний спойлер, боковые зеркала, были отсняты с помощью 3D-сканера Artec Eva.

“Мы выбрали сканер Eva из-за его мобильности и скорости работы, плюс – нам не нужно было использовать маркеры: сканер с лёгкостью удерживал траекторию”, - поясняет Пол.

Фрагмент кокпита в Artec Studio 10.

Болид сканировали в мастерской его владельца в условиях хорошего равномерного освещения, вдали от прямых солнечных лучей, которые, в противном случае, могли бы негативно сказаться на результате оцифровки.

Пол поделился некоторыми ноу-хау, упрощающими оцифровку автомобиля:

“При съёмке независимой подвески воспользуйтесь фоном – поместите, например, лист бумаги с любым изображением на нём за сканируемыми деталями, и тогда сканер без труда в точности скопирует и текстуру, и геометрию подвески”.

Тёмные фрагменты из углепластика вокруг деталей подвески слегка обработали спреем. Его также нанесли и на отражающие поверхности рядом со спойлером, чтобы ускорить процесс.

“Нам очень понравилось работать с Artec Eva: его не нужно калибровать, просто включаешь и сканируешь сложные участки ”, – вспоминает Пол.

Для быстроты большую часть полученных данных обработали в режиме стандартных настроек и без текстуры во время глобальной регистрации. Затем большие объемы данных с Artec и Steinbichler совместили в программе PolyWorks.

Сетка, созданная из полученных 3D-данных.

3D-модель STL размером 250Мб, насчитывающую около 8,5 млн треугольников, полностью разобрали (произвели реверс-инжиниринг) в офисе Delcam в программе PowerSHAPE Pro. Для сложных участков с изогнутыми линиями удобнее использовать поверхностное моделирование, а для формирования более прямых очертаний – твердотельное.

Как объясняет Джеймс Слетер из Delcam, “Передний и задний спойлеры смоделированы как твердотельные элементы путём экструдирования сетки с последующим соединением отдельных частей с помощью простых булевых операций. Вообще эта работа была проделана студентом, проходившим у нас стажировку летом. Чтобы приступить к этому проекту, ему потребовался всего лишь недельный курс обучения. А один из наших опытнейших инженеров в это время работал с более сложными фрагментами, используя поверхностное моделирование. В итоге мы получили детализованную гибридную (так как применялось и твердотельное, и поверхностное моделирование) 3D-модель, которую невозможно было бы создать, будь в нашем распоряжении другая программа. Конечно, самое важное на начальном этапе любого процесса реверс-инжиниринга – иметь точную сетку высокого качества”.

Реплика болида Ф1, изготовленная на 3D-принтере.

Приближенное изображение модели болида Ф1.

Болид был оцифрован в натуральную величину. После уменьшения масштаба некоторые самые тонкие элементы, например, подвеску, спойлеры редактировали в PowerSHAPE. Цифровая копия была отправлена на 3D-принтер Objet Eden 500V для печати с толщиной слоя 0,016 мм.