Реверсивное проектирование — это способ создания цифровых моделей из физических. Совместно с 3D-сканированием и 3D-печатью оно представляет собой эффективный инструмент для прототипирования.
3D-сканер способен быстро считывать размер и форму сложных моделей. Благодаря наличию физических объектов он может помочь значительно ускорить проектирование. Возможность копировать и изменять форму моделей позволяет печатать детали для всех видов существующего оборудования. Например, напечатанные зажимные приспособления можно использовать, чтобы закреплять сверло или пилу, а также обеспечивать точную сборку деталей. Создавайте плотно прилегающие многоразовые маски для пескоструйной обработки, окрашивания или гравирования.
В этой статье мы расскажем о реверсивном проектировании вентиляционного дефлектора и объясним, как сканировать модель для 3D-печати. Здесь вы также найдете рекомендации по использованию инструментов для реверсивного проектирования: от программного обеспечения САПР до 3D-сканеров и 3D-принтеров.
Чтобы подробнее узнать о процессах и технологиях 3D-сканирования, скачайте наш технический доклад.
Ищете 3D-сканер для вашего 3D-принтера? Ознакомьтесь с нашим руководством по выбору подходящего 3D-сканера для вашего 3D-принтера.
3D-сканирование и печать: быстрое реверсивное проектирование для восстановления оборудования, изготовления зажимных приспособлений и продукции послепродажного обслуживания
Смотрите наш вебинар и узнайте подробнее, как начать использовать 3D-сканирование совместно с реверсивным проектированием в САПР и 3D-печатью для улучшения конструкции и производственных процессов.
От физических объектов к цифровым: полигональные сетки и твердотельные модели
Одна из основных сложностей преобразования физических объектов в цифровые — несовместимость между двумя разными типами 3D-моделей: полигональных и твердотельных.
3D-сканер позволяет создать полигональную сетку, а не конструктивную твердотельную модель. Чтобы изменить полигональную модель, нужно преобразовать ее в твердотельную.
На выходе из 3D-сканера вы получите полигональную модель в формате STL, который поддерживается большинством 3D-принтеров. Полигональная сетка — это совокупность вершин и граней, которые определяют форму объекта. Она почти не содержит информации об объекте, кроме данных о положении граней, определяющих форму.
Инженеры обычно работают с твердотельными моделями, которые содержат закодированную информацию о конструкции объекта. С помощью САПР можно изменять размеры одного элемента и обновлять остальные компоненты модели с учетом этих изменений.
Сетки не содержат информацию о конструкции объекта, поэтому программы САПР, такие как Solidworks и Onshape, не дают возможности изменять их напрямую. Чтобы внести изменения в базовую конструкцию отсканированной модели, сетка должна быть преобразована в чертеж САПР. Именно этот процесс и называется реверсивным проектированием.
Как отсканировать объект для 3D-печати: реверсивное проектирование
Реверсивное проектирование используется для создания новых моделей на основе существующих, когда исходный проект САПР недоступен.
Например, вы можете создавать аналоги поврежденных запасных частей или использовать сложные поверхности существующих объектов, чтобы создать напечатанные зажимные приспособления для модификации изделий массового производства и ручной работы.
Давайте рассмотрим процесс создания сборного зажимного приспособления для вентиляционного дефлектора Volkswagen Golf.
1. Подготовка объекта к сканированию
Распылите на объект антибликовый спрей, чтобы повысить точность сканирования. Даже легкий блеск может ухудшить качество сканирования. Обязательно обработайте отражающие и прозрачные поверхности матирующим покрытием.
Используйте антибликовый спрей, чтобы улучшить качество сканирования.
2. Сканирование объекта
Используйте высокоточный 3D-сканер, чтобы захватить все важные части модели. Настольные световые и лазерные сканеры позволяют получить результат с точностью ±100 или выше.
Узнайте, как выбрать 3D-сканер для вашей сферы применения в нашем техническом докладе о 3D-сканировании:
Примечание: объект, который имеет углубления, иногда приходится вращать и сканировать несколько раз.
3. Доработка полигональной модели
Некоторые сканеры создают слишком большие файлы сеток, с которыми невозможно работать.
Программное обеспечение сканера позволяет исправить небольшие недочеты и упростить изображение для редактирования в САПР. Постарайтесь максимально уменьшить модель, сохранив все важные детали.
Совет: используйте Meshmixer для редактирования полигональной сетки.
4. Импорт полигональной сетки в САПР
Импортируйте сетку в программное обеспечение САПР, чтобы получить доступ к инструментам реверсивного проектирования.Используйте Geomagic for Solidworks для покрытий со сложными органическими формами.
Xtract3D — более экономичная и легкая альтернатива, которая подходит для работы с простыми плоскими поверхностями.
Перемещайте и вращайте сетку, чтобы выровнять ее по текущим элементам конструкции.
Совет: упростите работу с чертежами путем вращения сканированной модели и ее выравнивания по направлениям ортографической проекции.
5. Извлечение поверхностей
В САПР доступны три способа извлечения формы для создания твердотельной модели: полуавтоматическое создание поверхностей, автоматическое создание поверхностей и копирование вручную.
Полуавтоматическое создание поверхностей
Сложные изогнутые поверхности трудно создать вручную. Для этого можно использовать функцию полуавтоматического создания, которая генерирует поверхности на основе участков, полученных при сканировании. При этом точность оцифрованной поверхности зависит от настроек чувствительности сканера.
Совет: Geomagic for Solidworks копирует поверхность, используя кривые 3D-модели. Используйте «кисть», чтобы вручную добавить или удалить области на изображении.
Возможно, вам придется повторить этот процесс несколько раз с разными настройками чувствительности, чтобы захватить все поверхности. Далее их можно обрезать и соединить, чтобы создать редактируемую твердотельную модель.
Используйте полуавтоматическое создание поверхностей для воссоздания изогнутых форм, если в дальнейшем вам потребуется максимальная редактируемость и точность краев.
Сформированная поверхность после обрезки.
Автоматическое создание поверхностей
При автоматическом создании генерируется твердотельная модель из любой замкнутой сетки. Эта функция позволяет удалять и добавлять области на сформированную поверхность с помощью стандартных инструментов САПР, но затрудняет перемещение основных элементов на самом теле.
Этот способ подойдет, если вам не нужно размещать края вручную. Так, при сканировании части человеческого тела для создания нестандартных изделий эргономичной формы или изготовлении зажимных приспособлений для многократной модификации предмета ручной работы автоматическое создание поверхности позволит сократить время моделирования.
Примечание: сравните результаты автоматического и полуавтоматического создания поверхностей. Некоторая точность теряется, особенно вокруг острых краев.
Копирование чертежа вручную
Простые элементы, такие как выступы, отверстия и карманы, обычно удобнее перечертить, используя отсканированную модель в качестве примера. Программное обеспечение для реверсивного проектирования позволяет создавать плоскости эскиза, выровненные относительно плоских поверхностей, и извлекать поперечные сечения сетки для копирования формы исходного объекта.
6. Интеграция новых объектов
После преобразования сканированного изображения в твердотельную модель ее можно удалять из другого твердого тела, чтобы создать зажимное приспособление, которое будет надежно удерживать исходную деталь.
В проекте новой детали дефлектора были использованы размеры отсканированной модели с кривыми, извлеченными с помощью полуавтоматического создания поверхностей.
7. Новый проект 3D-модели
Печать зажимного приспособления на 3D-принтере SLA компании Formlabs позволяет достичь высокой точности, сравнимой с продуктами 3D-сканеров инженерного уровня. Используйте полимер Rigid Resin для создания прочных и точных моделей.
Запросить бесплатный образец
Оцените качество печати Formlabs. Мы отправим бесплатный образец 3D-печати, напечатанный с Rigid Resin, прямо в ваш офис.
После выполнения этих шагов зажимное приспособление можно использовать для установки нового дефлектора на оригинальное вентиляционное отверстие.
Сборное зажимное приспособление, напечатанное на 3D-принтере из Rigid Resin.
Применение 3D-сканирования и 3D-печати в реверсивном проектировании
Рабочие процессы 3D-сканирования и печати могут использоваться для репликации и восстановления, реверсивного проектирования, метрологии и т. д. Скачать технический доклад
Инструменты для реверсивного проектирования
Первое, что потребуется для реверсивного проектирования — подходящий 3D-сканер. Ознакомьтесь с нашим техническим докладом, чтобы узнать, какие 3D-сканеры лучше использовать совместно с 3D-принтерами для высокоточной печати:
