Inżynieria odwrotna - droga do CAD

Inżynieria odwrotna to proces, który umożliwia przekształcenie istniejącego obiektu fizycznego na model komputerowy, znany jako Model CAD (Computer-Aided Design). Jest to niezwykle użyteczne narzędzie w dziedzinie inżynierii, umożliwiające dokładne rekonstruowanie geometrii i funkcji obiektów w środowisku wirtualnym. W poniższym artykule przedstawimy kroki inżynierii odwrotnej, zdefiniujemy pojęcie samej inżynierii odwrotnej oraz omówimy jej zalety i zastosowania

Odwrotna Inżynieria - co to jest?

Inżynieria Odwrotna, inaczej Inżynieria Wsteczna (ang. Reverse Engineering), to proces którego celem jest odtworzenie w formie cyfrowej obiektu rzeczywistego. Jest to szczególnie istotne w sytuacjach, gdy nie posiadamy dokumentacji technicznej danego obiektu, a chcemy go zreplikować, wprowadzić modyfikacje lub zrozumieć jego działanie. W praktyce wygląda to tak, że gdy potrzebny jest model CAD lub dokumentacja techniczna konkretnej części, komponentu lub całej konstrukcji to w pierwszej kolejności wykonuje się skan 3D całej geometrii wymaganych elementów, a następnie na podstawie pozyskanych danych tworzy się model parametryczny, który może być dalej wykorzystany do projektowania, optymalizacji lub wykonania zamiennika.

Inżynieria odwrotna – krok po kroku:

Krok 1. Skanowanie obiektu: Proces rozpoczyna się od skanowania rzeczywistego obiektu. Zaawansowane skanery 3D są używane do uzyskania dokładnych danych dotyczących kształtu i struktury obiektu.

Krok 2. Tworzenie chmury punktów: Dane ze skanowania są przetwarzane w chmurę punktów, która zawiera informacje o trójwymiarowej lokalizacji punktów na powierzchni obiektu.

Krok 3. Przetwarzanie chmury punktów: Specjalistyczne oprogramowanie przetwarza chmurę punktów, eliminując zbędne artefakty i tworzy gęstą, dokładną reprezentację powierzchni obiektu. Powstały model to model mesh składający się z tysięcy małych trójkątów.

Krok 4. Tworzenie powierzchni CAD: Na podstawie modelu mesh tworzone są powierzchnie CAD, reprezentujące kształt obiektu. To etap, w którym model zaczyna nabierać formy.

Krok 5. Optymalizacja i modyfikacje: W tym kroku inżynierowie mogą dostosować model, usuwać nieprecyzyjne detale, ujednolicać powierzchnie, a nawet wprowadzać modyfikacje zgodnie z indywidualnymi potrzebami projektu.

Krok 6. Generowanie dokumentacji technicznej: Na koniec, inżynierowie generują dokumentację techniczną modelu CAD, która może być używana do produkcji, analizy lub dalszych modyfikacji.

Zalety Inżynierii Odwrotnej

→  Odtworzenie Bez Dokumentacji

Pozwala na odtworzenie obiektu bez dostępu do oryginalnej dokumentacji technicznej.

 →  Modyfikacje i Ulepszenia

Umożliwia wprowadzanie modyfikacji i ulepszeń istniejących obiektów.

 →  Dokładność i Precyzja

Daje możliwość uzyskania bardzo dokładnych modeli, co jest kluczowe w zaawansowanych dziedzinach, takich jak lotnictwo czy medycyna.

Inżynieria odwrotna staje się kluczową branżą wspierającą projektowanie, optymalizację i naprawy rzeczywistych części w wielu gałęziach przemysłu i nie tylko. Możliwość odwzorowania cyfrowo całej, nawet bardzo skomplikowanej geometrii dzięki wykorzystaniu precyzyjnych skanerów 3D, pozwoliło dynamicznie rozwinąć się Inżynierii wstecznej, która wspiera przeprojektowywanie i powstawanie nowych, zoptymalizowanych modeli CAD, na bazie istniejących części.

Obecnie inżynierię odwrotną wykorzystuje się m.in. w takich branżach jak:

ü  Motoryzacja: Części samochodowe, elementy karoserii, felgi, zabudowy, elementy wnętrza samochodów

ü  Przemysł morski: Kadłubów łodzi, kabin jachtów, motorówek i skuterów wodnych.

ü  Przemysł ciężki: Odlewy, formy, matryce, wypraski, wytłoczki, tłoczniki.

ü  Medycyna: Implantów, protez i ortez.

ü  Energetyka: Turbin, piast, wałów, wirników i łopatek.

ü  Architektura oraz archeologia: Tworzenie kopii i napraw: zabytków, antyków, rzeźb, dzieł sztuki i wykopalisk archeologicznych.

Oprogramowanie do Inżynierii Odwrotnej

Geomagic Design X to platforma inżynierii odwrotnej. Obsługuje wszystkie główne skanery 3D, importuje surowe dane i współpracuje ze wszystkimi formatami plików. Jest profesjonalnym narzędziem umożliwiającym otrzymanie bardzo precyzyjnego modelu bryłowego, edycje siatki trójkątów stworzonej na podstawie chmury punktów - np optymalizacja pliku, zamykanie otworów i inne.

Fusion 360: w procesie inżynierii odwrotnej, oprogramowanie to wykorzystujemy zazwyczaj do edycji modelu CAD w celu dostosowania go do oczekiwań klienta np. stworzenie modyfikacji względem oryginału.

Podsumowanie

Inżynieria odwrotna w tworzeniu modeli CAD stanowi fundament nowoczesnego podejścia do projektowania i produkcji. Poprzez skrupulatne kroki procesu, inżynierowie są w stanie odtworzyć realne obiekty w środowisku wirtualnym, co ma ogromne znaczenie dla różnorodnych dziedzin, od przemysłu po medycynę. Jednak należy pamiętać, że proces ten począwszy od skanowania 3D poprzez przetwarzanie danych, aż do modelowania detali wymaga zaawansowanych narzędzi i umiejętności.

Rozwój oprogramowania dedykowanego do inżynierii odwrotnej, takiego jak Geomagic Design X czy Fusion 360, umożliwia jeszcze bardziej efektywne i precyzyjne tworzenie modeli CAD. Dzięki temu, proces ten staje się bardziej dostępny i efektywny dla szerokiego spektrum profesji inżynierskich.

W perspektywie przyszłości, możemy spodziewać się dalszych postępów w automatyzacji procesów inżynierii odwrotnej, co skróci czas potrzebny na tworzenie modeli CAD, jednocześnie zwiększając ich precyzję. Inżynieria odwrotna pozostaje kluczowym narzędziem dla innowacyjnych projektów i będzie kontynuować ewolucję, wspierając rozwój technologii na wielu płaszczyznach.