近年来,以3D打印为代表的新科技极有可能带来“第三次工业革命”,而逆向工程的快速发展,又为3D打印技术提供了大批量成型复杂空间曲面结构零件的机会,如产品创新、外形改进等优化。
逆向工程与3D打印技术相结合,可获得实体产品的点云数据,然后根据测量数据采用几何建模方法重构实物三维模型,并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造结果,最终生成适用于增材制造的标准模板库(STL)数据,据此进行3D打印成型。
通过数字化阶段的工作,可较准确地评估产品的外观、功能、性能是否满足设计要求,再结合3D打印技术,实现数字化向实物产品的转化,降低加工成本且节约时间。
逆向工程操作流程
逆向工程主要操作流程为:样品3D测绘→三维扫描数据采集→重构模型曲面→完成三维模型→快速成型→产品模具开发、生产。
(1)逆向工程从一个物理组件或模型开始,然后决定下游工程。
(2)点处理:主要包括多视图云、点云过滤、数据减少、点云分块等的组合。
(3)曲线处理:确定要创建的曲线类型。将曲线分割设计为与点的线段相同,或%i:曲线更平滑;曲面是由现有点创建的;对修改后的曲线进行检查,以检查曲线与点或其他曲线的精度、平滑度和连续相关性。
(4)曲面处理过程:为了确定要创建的曲面类型,部门选择以精度或平滑度为主或两者居中创建曲面;从点云或曲线创建曲面;检查和修改曲面,检查精度、平滑度和坐标。曲面和点或其他曲面或特征的连续性。
逆向工程3D扫描
对于现有样品进行扫描采集是逆向工程中最为重要的环节,它决定了后续模型曲面或实体的重建能否方便、准确地进行。对噪声点和异常点的处理,将决定产品后期建模的完善程度。在此环节中需通过扫描仪对贴在样品上表面的点进行扫描,进而通过软件形成图像集合,再通过软件对扫描的数据进行分析整合,从而完成数据的采集。但是在此过程中需要专业的技术人员进行操作,而且现有的扫描仪对大型的样品如汽车、摩托车等的外形覆盖件进行数据扫描时,由于对产品的特征和约束的识别度有限,从而影响对产品曲面的重构。并且对于大型的产品而言,从设计草图到油泥模型再到逆向工程,较长的设计周期会影响产品的生产效率,在整个过程中需要大量的专业人士的参与延长了设计周期,而3D打印技术的出现将会缩短逆向工程的周期,减少流程环节,促进设计与生产的结合。
对于所使用的材料而言,由于不同的材料所打印出的产品的精度不同,能够展示的细节也各不相同。由低精度到高精度的打印方式可以弥补目前在对产品细节处理时的不足,这就需要数模师对产品设计师的草图有深刻的理解。数模师可以通过软件建立简单的三维模型,由3D打印机打印出低精度草模,再经过产品设计师对产品线条、细节的推敲完善草图后交于数模师和工程师进行处理、增效,经过这样的循环过程会大大缩短产品研发周期,降低产品研发费用,提高效率。
对于产品研发而言,许多设计团队都采用正逆向工程相结合的手段来完成,而在这样的设计环境中,3D打印技术可以发挥它巨大优势。正逆向工程的结合在一定程度上可以弥补双方设计流程上的不足,3D打印技术作为快速成型技术的一种则需要成为连接正逆向工程的纽带。在此过程中,可以先按照正向工程的流程选择低精度的材料打印出所设计的模型,对于一些细节部分由产品设计师进行细化,由油泥师对打印的模型进行改良,待整体的外观确定后,再经过三维扫描出需要优化的曲面信息,经过数模师和工程师的处理,打印出高精度模型,交由甲方。这样的工作流程平衡了各设计师的作用,弱化了刮油泥模型的过程,缩短了整个流程的周期,发挥3D打印技术的优势,有利于产品的研发与生产。
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