このデジタル時代に、デジタル設計図やCAD履歴のない物がまだまだ多いということを知るのは驚くべきことですが、これは製品設計の分野で共通の課題と言えます。 これが起こると、部品メーカーは時間のかかることで悪名高いリバースエンジニアリングを頼らざるを得なくなります。 しかし、関連するデジタルファイルなしで交換部品を製造または構築する責任を負っている革新的なメーカーは、3Dスキャン技術を利用して、これらのプロジェクトのワークフローを大幅にスピードアップし、完成した部品の精度と品質も保証しています。
3Dスキャンの普及に伴い、製品開発やリバースエンジニアリングなどの新しい分野がデジタル測定技術を採用し始めています。 実際のところ、MarketsandMarketsの予測によると、3D計測市場は全体として、2022年の106億ドルから2027年までに159億ドルに成長すると予想されており、リバースエンジニアリングのアプリケーションが主な推進力の1つとなっています。
3Dスキャンをリバースエンジニアリングプロジェクトに適用するユーザーが増加しているのは、従来の測定方法と比較して、さまざまな設計の繰り返しを通して、寸法、形状、詳細を効率的かつ正確にスキャンできるため、市場投入までの時間が大幅に短縮されることにあります。これを実現するため、自動車、航空宇宙、防衛、その他の部品メーカーは、カスタマイズされたスペアパーツ、生産が中止された部品、または関連するCADファイルのない部品の製造を任された場合に、3D計測を使用して既存のオブジェクトを迅速かつ正確にリバースエンジニアリングするようになりました。
リバースエンジニアリングプロジェクトにおける設計、プロトタイピング、テストの各段階間のフィードバックループを短縮することに加えて、3Dスキャンによって提供されるデータは、製造プロセスの後続のステップの実現可能性に関するガイダンスを提供し、生産された部品が最終的な設計意図に達することを保証しています。
また、3Dスキャナは、リバースエンジニアリングアプリケーションでより詳細な情報を提供します
物理的な物をリバースエンジニアリングするには、高さ、幅、奥行き、直径、円周、およびオブジェクトの形状(非線形のエッジや角度を含む)などの他のジオメトリの測定が必要となります。 また、さまざまな機能の下または機能間で発生する可能性のある特定の機能や特性の半径など、複雑な詳細をキャプチャする必要がある場合もあります。
ノギスや座標測定機（CMM）などの従来の測定技術は、パーツの単純な物理的寸法を測定することができる一方、3Dスキャンはパーツ体に関連するすべてのデータを効率的かつ正確に取得し、設計者にパーツの表面、詳細、複雑な形状を含む全体像をより明確に理解させることを可能にします。詳細な3Dスキャンのメリットがなければ、設計者はパーツの入手が困難な詳細に関する仮定に頼らざるを得ず、それらの仮定はしばしば顧客が要求するものとはまったく異なる設計不良の製品につながります。 3Dスキャンによって提供されるデータの完全性は、アプリケーション全体とワークフローに大きな利点をもたらします。
通常、3D測定プロセスには複数のステップが含まれます。まず、対象物をスキャンし、部品の形状、輪郭、寸法を特定する点群データを作成します。次に、収集されたデータが CAD ファイルまたはパーツの 3D レプリカにレンダリングされます。 最後に、ソフトウェアを使用してパーツをモデル化し、パーツの処理に使用される「ブループリント」を生成できます。
データ収集の最初のステップを達成するために、さまざまな3Dスキャン技術が利用することができます。しかし、アームマウントレーザースキャナは、通常、他の技術よりも制限が少なく、滑らかで有機的な形状を一定レベルまで詳細にキャプチャすることに関してはより高度です。 正確な幾何学的特徴と鋭い機械加工された線をキャプチャするハードプローブを使用することで、さらなる精度を達成することが可能です。 直径数センチメートルの小さなパーツからボートの船体のような大きな物体までを測定するための3Dスキャナと、さまざまなレベルの複雑さに対応するスキャナがあります。
これらの3Dスキャン技術を使用して、製品設計者はリバースエンジニアリングのプロセスを開始して、カスタムコンポーネントまたは交換パーツを作成することが可能です。 たとえば、自動車業界では、レーザースキャナーを使用して車のドアをスキャンし、ドアのより有機的で成形された側面をキャプチャし、タッチプローブを適用してドアの機械加工パーツに関連するデータをキャプチャすることができます。 収集されたデータは、生産終了の可能性がある自動車の交換パーツなどの製品のCADファイルとモデルを作成するために使用することが可能です。
CADファイルが存在する交換部品をリバースエンジニアリングする場合にも同じ技術を適用できますが、パーツが時間の経過とともに摩耗したり、使用中に摩耗したりしたことは考慮されません。 このような場合、3Dスキャンは設計プロセスをスピードアップするだけでなく、交換パーツが特定の部品や機械の実際の実際の状態で設計されているため、使用の観点からより効率的であることを保証します。
3Dスキャンによるリバースエンジニアリングの利点
製品開発プロセスは、多くの場合、長期的かつ費用がかかり、かつ何度も繰り返されるため、時間が非常に重要となります。また、デザイン関連のアプリケーションでは、スケジュールの短縮が費用をどれだけ抑えられるかの要素になります。ですから、3Dスキャンを利用して既存製品のリバースエンジニアリングを正確かつ効率的に行えることは、大幅な時間短縮につながります。この技術により、従来の方法と比較して、データの解析やデザインの検証といった開発プロセスを最大80％短縮できるとの試算があります。
さらに、最初のプロトタイプが構築されると、ユーザーはパーツまたは製品の製造が可能であるかどうかを認識することができ、結果的に設計プロセスの早い段階で製造が可能かどうかを判断することができます。 また、最初のプロトタイプが構築された後、3Dスキャナを使用して、パーツが本当に設計された意図と一致するかどうかを理解することが可能です。 言い換えれば、それを製造することは可能であっても、持つべき機能があり、それがあるべき場所にあり、ストレスや摩耗に本来あるべきように対応することができるのか、ということがわかるのです。リバースエンジニアリングのプロジェクトでは、何度も反復作業が必要となる可能性があるため、効率的で正確な3Dスキャンを使用してプロセスの初期段階でそのような問題を認識することができれば、ユーザーは開発段階から大幅に時間を短縮することができます。また、フィードバックを必要とするループが短ければ短いほど、意図したとおりに動作する高品質の部品または製品を市場に迅速にリリースすることが可能になります。
その他の利点には、使用できない設計反復の減少に伴うスクラップや廃棄物の削減、設計意図に合致しない完成品の排除、3Dスキャンにより部品とそのすべての複雑さを完全に理解できるため、高品質の完成品や製品を製造できることなどがあります。
3次元計測でプラット・ミラーが先駆けに
モータースポーツにルーツを持つエンジニアリングおよび製品開発会社であるプラット・ミラーは、コルベット・レーシングなどのプログラムで複数の勝利とチャンピオンシップを誇っています。 同社は、フェラーリ、ポルシェ、BMW、アストンマーティン、ロータスなどの手ごわい敵と対戦し、打ち負かしてきました。 ル・マン24時間レースで8勝を挙げたコルベット・レーシングの記録は、スピードと精度のパワー、そしてレース前、レース中、レース後の慎重な検査とデータ分析の重要性を理解している会社である証拠です。
チームはプロセス全体を通してFARO® ScanArmsを使用し、データ精度、測定アームの携帯性、簡単なセットアップに頼って、ル・マン24時間レースで順調に進めるための情報を得ています。 チームは4世代のレーシングカーでFAROと提携していますが、最近では、コルベットレーシングとプラット・ミラー社がFAROの技術を使い、ル・マンでの再度の勝利を目指し、コルベットC8.Rでコースに復帰しています。
「レースは精度と実行力がすべてです。 勝利は、マシンが競馬場を見る前の準備と、チームが成功するための適切なツールとプロセスを持つことから始まります」と、プラット・ミラーの品質マネージャー、フランク・ウィルソンは言います。 「プラット・ミラーは20年以上にわたりコルベット・レーシングのためにマシンをデザイン、製造、レースに携わってきましたが、私たちのチームは9勝目を願ってル・マン24時間レースに復帰することに興奮しています」
そしてウィルソン氏は続けて、「4世代のコルベットレースカーを開発する際に、FARO Technologiesに頼って、より優れたスキャン、より高速なスキャン、より多くのスキャンを行ってきました。 そして今回、それをコルベットC8.Rで実現し、今年のル・マンに初出走することになりました。」と言いました。
プラット・ミラーは、プロセス全体を通してさまざまなFARO ScanArmsを使用しています。 正確性、携帯性、データをすばやく収集して収集する能力は、ペースの速いプロモータースポーツの世界では非常に重要です。 「FAROが提供する計測ソリューションは、空力開発の初期段階から、リバースエンジニアリング、設計のサポート、製造開始前の治具や金型の検査、レースカーパーツの最終検査でのプロセス、テストデータとトラック上の結果の相関に使用されています」とウィルソン氏は説明します。
FARO ScanArmをハードコンタクトプロービング、非接触スキャン、またはその両方の組み合わせに使用するかどうかにかかわらず、プラット・ミラーチームは、機器の携帯性、信頼性、汎用性により、ラボ、製造現場、ガレージ、または道路でアームを使用しています。
「C8.Rがル・マンでデビューし、GTプロクラスで耐久スポーツカーレースにおける最高のメーカーやチームと戦う姿を見ることができることに、私たちのチームは興奮しています。」とウィルソンは言います。