Nell'era digitale, è sorprendente scoprire che il mondo è pieno di oggetti che non hanno una cianografia digitale o una storia CAD, ma questa è una sfida comune nel campo della progettazione dei prodotti. Quando ciò accade, i produttori di pezzi si rivolgono al reverse engineering, un processo che notoriamente richiede molto tempo. Tuttavia, i produttori innovativi che devono produrre o costruire pezzi di ricambio senza un file digitale associato si affidano alle tecnologie di scansione 3D per accelerare in modo significativo il flusso di lavoro di questi progetti, garantendo al contempo la precisione e la qualità del pezzo finito.
Con la crescente diffusione della scansione 3D, nuovi campi, tra cui lo sviluppo del prodotto e il reverse engineering, iniziano ad abbracciare la tecnologia di misura digitale. Infatti, secondo una previsione di MarketsandMarkets, il mercato della metrologia 3D, nel suo complesso, dovrebbe crescere da 10,6 miliardi di dollari nel 2022 a 15,9 miliardi di dollari entro il 2027.
Un numero sempre maggiore di utenti applica la scansione 3D ai progetti di reverse engineering perché la capacità di scansionare in modo efficiente e preciso misure, caratteristiche e dettagli durante le varie iterazioni del progetto riduce significativamente i tempi di commercializzazione rispetto ai metodi di misurazione tradizionali. Per questo motivo, i produttori di componenti per l'industria automobilistica, aerospaziale, della difesa e di altri settori hanno iniziato a utilizzare la metrologia 3D per eseguire un reverse engineering rapido e preciso di oggetti esistenti quando devono produrre parti personalizzate e di ricambio, parti la cui produzione è stata interrotta o parti prive di un file CAD associato.
Oltre a ridurre il ciclo di feedback tra le fasi di progettazione, prototipazione e collaudo nei progetti di reverse engineering, i dati forniti dalla scansione 3D forniscono anche indicazioni sulla fattibilità delle fasi successive del processo di produzione e garantiscono che il pezzo prodotto raggiunga l'intento progettuale finale.
Gli scanner 3D forniscono maggiori dettagli nelle applicazioni di reverse engineering
Il reverse engineering di un oggetto fisico richiede la misurazione dell'altezza, della larghezza, della profondità, del diametro e della circonferenza, oltre ad altre geometrie come la forma dell'oggetto che può includere bordi e angoli non lineari. Può anche essere necessario catturare dettagli complessi, come il raggio di alcuni elementi o le caratteristiche che possono verificarsi sotto o tra vari elementi.
Mentre le tecniche di misura tradizionali, come i calibri e le macchine di misura a coordinate (CMM), possono misurare le semplici dimensioni fisiche di un pezzo, la scansione 3D acquisisce in modo efficiente e preciso tutti i dati associati all'intero pezzo, fornendo ai progettisti una comprensione più chiara del pezzo nella sua interezza, comprese le superfici, i dettagli e le caratteristiche più complesse. Senza il vantaggio di una scansione 3D dettagliata, i progettisti devono affidarsi a supposizioni sui dettagli più difficili da ottenere del pezzo e queste supposizioni spesso portano a un prodotto mal progettato che non corrisponde esattamente alle esigenze del cliente. È la completezza dei dati forniti dalla scansione 3D a portare notevoli vantaggi all'applicazione complessiva e al flusso di lavoro.
In genere, il processo di misurazione 3D comprende più fasi: innanzitutto, l'oggetto viene scansionato e viene creata una nuvola di punti che identifica le forme, i contorni e le dimensioni del pezzo. Successivamente, i dati raccolti vengono trasformati in un file CAD, ovvero in una replica 3D del pezzo. Infine, utilizzando un software, il pezzo può essere modellato per generare una "cianografia" che viene utilizzata per la lavorazione del pezzo.
Per realizzare la prima fase di raccolta dei dati, sono disponibili diverse tecnologie di scansione 3D. Tuttavia, gli scanner laser a braccio hanno in genere meno limitazioni di altre tecnologie e sono più avanzati quando si tratta di catturare geometrie organiche e lisce fino a un certo livello di dettaglio. Un'ulteriore precisione si può ottenere grazie all'uso di una sonda rigida che acquisisce caratteristiche geometriche precise e linee di lavorazione nitide. Sono disponibili scanner 3D per misurare pezzi di pochi centimetri di diametro fino a oggetti grandi come lo scafo di un'imbarcazione e scanner per vari livelli di complessità.
Utilizzando queste tecnologie di scansione 3D, i progettisti di prodotti possono iniziare il processo di reverse engineering per creare componenti personalizzati o parti di ricambio. Ad esempio, nell'industria automobilistica, uno scanner laser si potrebbe utilizzare per scansionare una portiera e acquisire gli aspetti più organici e stampati della portiera, mentre una sonda tattile si potrebbe applicare per acquisire i dati associati alle parti lavorate della portiera. I dati raccolti si potrebbero poi utilizzare per creare file e modelli CAD per prodotti come componenti di ricambio per un'auto che potrebbe essere fuori produzione.
La stessa tecnologia si può applicare al reverse engineering di parti di ricambio per le quali esiste un file CAD, ma che non tiene conto del fatto che il pezzo potrebbe essersi usurato nel tempo o con l'uso. In questi casi, la scansione 3D non solo accelera il processo di progettazione, ma garantisce anche che i pezzi di ricambio siano più efficienti dal punto di vista dell'utilizzo, poiché sono progettati sulla base delle condizioni reali di un particolare pezzo o di una macchina.
I vantaggi del reverse engineering con la scansione 3D
Poiché il processo di sviluppo di un prodotto è spesso lungo e costoso e comprende più iterazioni, il tempo è cruciale, quindi qualsiasi riduzione dei tempi è un fattore di valore chiave nelle applicazioni legate alla progettazione. La possibilità di utilizzare la scansione 3D per eseguire un reverse engineering preciso ed efficiente di un prodotto esistente rappresenta un notevole risparmio di tempo; secondo le stime, la tecnologia può ridurre il processo di sviluppo di analisi dei dati e di convalida del progetto fino all'80% rispetto ai metodi tradizionali.
Inoltre, una volta costruito il primo prototipo, l'utente si renderà conto della producibilità del pezzo o del prodotto e potrà determinare fin dalle prime fasi del processo di progettazione se è possibile produrlo. E dopo la realizzazione del primo prototipo, gli scanner 3D si possono utilizzare di nuovo per capire se il pezzo corrisponde davvero all'intento progettuale. In altre parole, può essere possibile produrlo, ma fa quello che deve fare, si inserisce dove deve inserirsi e reagisce alle sollecitazioni e all'usura come dovrebbe? Poiché durante i progetti di reverse engineering è probabile che si verifichino più iterazioni, la capacità di riconoscere tali problemi nelle prime fasi del processo utilizzando una scansione 3D efficiente e precisa consente agli utenti di ridurre notevolmente i tempi della fase di sviluppo. Inoltre, quanto più breve è il ciclo di feedback, tanto più velocemente potrà essere immesso sul mercato un pezzo o un prodotto di alta qualità che funzionerà come previsto.
Ulteriori vantaggi sono la riduzione degli scarti e dei rifiuti, grazie al minor numero di iterazioni di progetto inutilizzabili e all'eliminazione dei pezzi finiti che non corrispondono all'intento progettuale oltre alla possibilità di produrre pezzi e prodotti finiti di qualità superiore, perché la scansione 3D garantisce una comprensione completa del pezzo e di tutte le sue complessità.
La metrologia 3D mantiene Pratt Miller in testa al gruppo
Pratt Miller, un'azienda di ingegneria e sviluppo prodotti con radici negli sport motoristici, vanta numerose vittorie e campionati in programmi come Corvette Racing. L'azienda ha affrontato e sconfitto avversari formidabili, tra cui Ferrari, Porsche, BMW, Aston Martin e Lotus. Il record di Corvette Racing con otto vittorie alla 24 Ore di Le Mans è la testimonianza di un'azienda che comprende il potere della velocità, della precisione e l'importanza di un'attenta ispezione e analisi dei dati prima, durante e dopo una gara.
Il team utilizza FARO® ScanArms in tutto il processo, affidandosi alla precisione dei dati, alla portabilità del braccio di misura e alla facilità di configurazione per ottenere informazioni che li tengano in pista alla 24 Ore di Le Mans. Sebbene il team abbia collaborato con FARO per quattro generazioni di auto da corsa, recentemente Corvette Racing e Pratt Miller hanno utilizzato le tecnologie FARO per tornare in pista con la Corvette C8.R alla ricerca di un'altra vittoria a Le Mans.
"Le corse si basano sulla precisione e sull'esecuzione. La vittoria inizia con la preparazione prima che la macchina entri in pista e con la disponibilità degli strumenti e dei processi giusti per il successo del nostro team", afferma Frank Wilson, responsabile della qualità di Pratt Miller. "Pratt Miller progetta, costruisce e fa correre le vetture per Corvette Racing da oltre 20 anni e il nostro team è entusiasta di tornare alla 24 Ore di Le Mans con la speranza di ottenere la nostra nona vittoria".
Wilson prosegue: "Ci siamo affidati a FARO Technologies per effettuare scansioni migliori, più veloci e più numerose durante lo sviluppo di quattro generazioni di auto da corsa Corvette. E ora lo abbiamo fatto sulla Corvette C8.R, che quest'anno correrà per la prima volta a Le Mans".
Pratt Miller utilizza una serie di ScanArm FARO durante tutto il processo. La precisione, la trasportabilità e la capacità di raccogliere e analizzare rapidamente i dati sono preziose nel mondo frenetico degli sport motoristici professionali. "Le soluzioni metrologiche fornite da FARO vengono utilizzate fin dalle prime fasi dello sviluppo aerodinamico, nel reverse engineering, a supporto della progettazione e nell'ispezione di attrezzature e stampi prima di iniziare la produzione, oltre che nelle ispezioni finali dei componenti delle auto da corsa e per la correlazione dei dati di prova con i risultati in pista", spiega Wilson.
Per l'utilizzo di FARO ScanArm per la tastatura a contatto, per la scansione senza contatto o per una combinazione di entrambi, il team di Pratt Miller può utilizzare il braccio in laboratorio, in produzione, in officina o in viaggio grazie alla portabilità, all'affidabilità e alla versatilità dell'apparecchiatura.
"Il nostro team è entusiasta del debutto a Le Mans della C8.R e di vederla competere nella classe GT Pro nella gara più importante del nostro sport contro i migliori produttori e team delle gare di auto sportive di durata", ha dichiarato Wilson.