Что такое обратное проектирование?
Обратное проектирование — это метод анализа готового продукта для понимания его конструкции и производства. Расшифровывая структуру и состав объекта, этот метод дает возможность его воспроизведения, улучшения или черпания из него вдохновения для новых творений. Хотя его можно применять также в программном обеспечении и других технических областях, мы сосредоточимся здесь на его использовании в машиностроении.
Что дает обратное проектирование?
В сочетании с 3D-печатью обратная инженерия становится мощным инструментом, преобразующим многие отрасли. Это сочетание позволяет воссоздавать, оптимизировать и внедрять инновации вокруг деталей с беспрецедентной легкостью и точностью. Поскольку технологии 3D-сканирования и аддитивного производства продолжают развиваться, этот альянс прокладывает путь для все более эффективных, функциональных и устойчивых решений. Давайте выясним, как работает эта технологическая синергия, для чего ее можно использовать и в чем ее преимущества.
Обратное проектирование: многоэтапный метод
Обратное проектирование начинается с оцифровки физического объекта. Такие технологии, как лазерное сканирование, компьютерная томография (КТ) или фотограмметрия, фиксируют детали объекта в виде облака точек. Затем эти данные обрабатываются в программном обеспечении для 3D-моделирования для создания модели CAD (Computer-Aided Design).
Эту цифровую модель затем можно анализировать, изменять и оптимизировать перед использованием для производства новой детали. В случае 3D-печати файл CAD отправляется на 3D-принтер, который материализует объект с впечатляющей точностью.
Знания в области программного обеспечения играют ключевую роль в этом процессе. Специальные инструменты позволяют нам не только восстанавливать недостающие части поврежденной детали, но и автоматически моделировать сложные конструкции и анализировать размеры и поверхности объектов. Среди наиболее широко используемых программ: Geomagic, Design X, Catia, Creo, Mesh2Surface и Artec Studio Fusion 360.
Почему стоит выбрать обратный инжиниринг?
Преимущества обратного проектирования многочисленны, особенно для производителей: Разработка продукции: адаптация или улучшение существующих деталей для создания более производительной продукции. Оптимизация: детали можно облегчить, укрепить или сделать более долговечными, что помогает снизить производственные затраты. Воспроизведение недоступных деталей: при отсутствии технических чертежей или запасных частей, доступных на рынке, обратная разработка часто является единственным решением. Инновации: анализ существующего продукта часто вдохновляет на создание новых решений. Цифровые двойники: точные цифровые модели, используемые для предиктивного обслуживания или моделирования, основаны на обратном проектировании.
Роль 3D-печати в обратном проектировании
В сочетании с 3D-печатью возможности значительно расширяются. Свобода дизайна, предлагаемая аддитивным производством, позволяет воссоздавать сложные формы или необычные геометрии, которые в противном случае было бы невозможно или слишком дорого производить.
3D-печать часто становится союзником, когда дело доходит до воспроизведения запасных частей, которые больше нельзя купить. Воссоздание этих частей с помощью других методов производства или повторная покупка всего поврежденного или неисправного продукта обойдется намного дороже. Это особенно заметно, когда детали, которые вы хотите воспроизвести, малы или содержат мелкие детали, воспроизведение которых, например, методом литья под давлением, было бы слишком затратным с точки зрения времени и затрат.
Более того, когда мы принимаем во внимание необходимость для производителей проводить многочисленные итерационные испытания, прежде чем получить готовый продукт, мы понимаем, почему возможности быстрого прототипирования и быстрой итерации, предлагаемые аддитивным производством, являются огромным преимуществом.
С точки зрения технологий, нет никакой реальной предпочтительной технологии, когда дело доходит до объединения аддитивного производства и обратного инжиниринга. Однако можно отметить, что в целом наиболее используемыми технологиями в проектах такого типа являются SLA для полимерных компонентов и LPBF для металлических компонентов, из-за способности этих технологий гарантировать более точные и аккуратные детали. При этом используемые технологии и материалы в основном зависят от конечного применения.
Применения обратного проектирования
Но как именно можно использовать обратное проектирование и 3D-печать вместе? Помимо производства деталей для обрабатывающей промышленности, одним из секторов, который регулярно использует эти две технологии, является автомобильная промышленность. Например, их можно использовать для реставрации исторических транспортных средств. А именно, реконструкция деталей старинных автомобилей с использованием обратного проектирования и 3D-печати позволила сохранить исторические транспортные средства живыми, не нарушая их первоначальной целостности.
Кроме того, их можно использовать для оптимизации производительности, состава и веса деталей. Именно здесь аэрокосмический сектор в частности выигрывает от сочетания обратного проектирования и 3D-печати. Некоторые примеры как их можно использовать — производство компонентов самолетов, которые нужно добавить, улучшить или отремонтировать, или создание нового оборудования.
Наконец, мы находим немало применений этих двух технологий в области архитектуры и искусства: проекты по сохранению культурного наследия извлекли выгоду из обратного проектирования и 3D-печати для реконструкции поврежденных частей исторических зданий и памятников или для их воспроизведения на других объектах. Этот подход позволил сохранить архитектурную и историческую целостность мест, а также воспроизвести важные работы в разных местах по всему миру, куда транспортировка этих работ была невозможна, чтобы дать возможность как можно большему количеству людей насладиться ими.