Nesta era digital, é surpreendente saber que o mundo está cheio de objetos que não têm um desenho digital ou histórico de CAD, mas este é um desafio comum no domínio do design de produtos. Quando isto ocorre, os fabricantes de peças recorrem à engenharia reversa, um processo notoriamente demorado. Entretanto, fabricantes inovadores encarregados de produzir ou construir peças de reposição sem um arquivo digital associado confiam nas tecnologias de digitalização em 3D para acelerar significativamente o fluxo de trabalho desses projetos, ao mesmo tempo em que garantem a precisão e a qualidade da peça acabada.
À medida que a digitalização em 3D se torna mais prevalente, novos campos, incluindo o desenvolvimento de produtos e a engenharia reversa, estão começando a adotar a tecnologia de medição digital. De fato, de acordo com uma previsão da MarketsandMarkets, o mercado de metrologia em 3D, como um todo, deverá crescer de US$ 10,6 bilhões em 2022 para US$ 15,9 bilhões em 2027, sendo as aplicações em engenharia reversa um dos principais impulsionadores.
Mais usuários estão aplicando a digitalização em 3D em projetos de engenharia reversa porque a capacidade de digitalizar medições, características e detalhes com eficiência e precisão em várias iterações de design reduz significativamente o tempo de lançamento no mercado quando comparado aos métodos tradicionais de medição. Percebendo isso, os fabricantes de peças automotivas, aeroespaciais, de defesa e outros, começaram a utilizar a metrologia em 3D para engenharia reversa rápida e precisa de objetos existentes quando possuem a tarefa de produzir peças personalizadas e sobressalentes, peças cuja produção foi interrompida ou peças sem um arquivo de CAD associado.
Além de reduzir o ciclo do feedback entre as etapas de projeto, prototipagem e testes em projetos de engenharia reversa, os dados fornecidos pela digitalização em 3D orientam a viabilidade das etapas subsequentes no processo de fabricação e garantem que a peça produzida atingirá o objetivo final do design.
Os Scanners 3D fornecem mais detalhes em aplicações de engenharia reversa
A engenharia reversa de um objeto físico requer a medição de sua altura, largura, profundidade, diâmetro e circunferência, assim como outras geometrias, como a forma do objeto, que pode incluir bordas e ângulos não lineares. Também pode ser necessário capturar detalhes complexos, como o raio de certo recursos ou recursos que podem ocorrer abaixo ou entre vários recursos.
Enquanto as técnicas tradicionais de medição, como paquímetros e máquinas de medição por coordenadas (CMM), podem medir as dimensões físicas simples de uma peça, a digitalização em 3D adquire com eficiência e precisão todos os dados associados à peça inteira, fornecendo aos projetistas uma compreensão mais clara da peça em sua totalidade, incluindo suas superfícies, detalhes e recursos intrincados. Sem o benefício da digitalização em 3D detalhada, os projetistas devem confiar em suposições sobre os detalhes mais difíceis de obter da peça, e essas suposições muitas vezes levam à projeção incorreta de um produto que não é exatamente o que o cliente requer. É a integridade dos dados fornecidos pela digitalização em 3D que traz vantagens consideráveis para a aplicação geral e para o fluxo de trabalho.
Normalmente, o processo de medição em 3D inclui várias etapas: primeiro, o objeto é digitalizado e uma nuvem de pontos, que identifica as formas, contornos e dimensões da peça, é criada. Em seguida, os dados coletados são transformados em um arquivo de CAD ou uma réplica da peça em 3D. Finalmente, usando software, a peça pode ser modelada para gerar um “desenho”, que é usado para processá-la.
Para alcançar o primeiro passo da coleta de dados, está disponível uma diversidade de tecnologias de digitalização em 3D. Entretanto, os laser scanners instalados em braço normalmente têm menos limitações do que outras tecnologias e são mais avançados quando se trata de capturar geometrias suaves e orgânicas até um certo nível de detalhe. Uma maior precisão pode ser obtida através do uso de um apalpador rígido, que captura características geométricas precisas, assim como linhas usinadas mais detalhadas. Há scanners 3D disponíveis para medir peças com apenas alguns centímetros de diâmetro até objetos do tamanho do casco de um barco, bem como scanners para diversos níveis de complexidade.
Usando estas tecnologias de digitalização em 3D, os projetistas de produtos podem iniciar o processo de engenharia reversa para criar componentes personalizados ou peças de reposição. Por exemplo, na indústria automotiva, um laser scanner poderia ser usado para digitalizar uma porta de carro e capturar os aspectos mais orgânicos e moldados da porta, enquanto um apalpador sensível ao toque poderia ser aplicado para capturar os dados associados com as peças usinadas da porta. Os dados coletados poderiam então ser usados para criar arquivos de CAD e modelos para produtos, como componentes de substituição para um carro que poderia estar fora de produção.
A mesma tecnologia pode ser aplicada quando se trata de peças de reposição de engenharia reversa para as quais existe um arquivo de CAD, mas não leva em conta que a peça pode ter se desgastado com o tempo ou com o uso. Nestes casos, a digitalização em 3D não só acelera o processo de projeto, mas também garante que as peças de reposição sejam mais eficientes do ponto de vista do uso, uma vez que são projetadas nas condições reais de uma determinada peça ou máquina.
Benefícios da engenharia reversa com a digitalização em 3D
Como o processo de desenvolvimento do produto costuma ser longo e caro e inclui várias iterações, o tempo é crucial, portanto qualquer redução de cronograma é um fator-chave de valor em aplicações relacionadas ao projeto. A capacidade de usar a digitalização em 3D para engenharia reversa precisa e eficiente de um produto existente é uma economia de tempo significativa, sendo que estimativas sugerem que a tecnologia pode reduzir o processo de desenvolvimento da análise dos dados e validação do projeto em até 80% quando comparado com os métodos tradicionais.
Além disso, uma vez que o primeiro protótipo tenha sido construído, o usuário conhecerá a possibilidade de fabricação da peça ou do produto e poderá determinar no início do processo de projeto se é viável fabricá-lo. E, após a construção do primeiro protótipo, os scanners 3D podem ser usados novamente para entender se a peça realmente corresponde à intenção do design. Em outras palavras, pode ser possível fabricá-la, mas será que faz o que precisa fazer, cabe onde precisa caber e reage ao estresse e ao desgaste como deveria? Como é provável que várias iterações sejam feitas durante projetos de engenharia reversa, a capacidade de reconhecer tais problemas no início do processo usando a digitalização eficiente e precisa em 3D permite que os usuários economizem tempo considerável da fase de desenvolvimento. E, quanto mais curto o ciclo de feedback, mais rapidamente uma peça ou produto de alta qualidade que funcionará como previsto poderá ser lançado no mercado.
Os benefícios adicionais incluem a redução de refugo e desperdício associados a menos iterações de design inutilizáveis e a eliminação de peças acabadas que não correspondem ao objetivo do design, bem como a capacidade de produzir peças e produtos acabados de maior qualidade, pois a digitalização em 3D garante uma compreensão completa da peça e de todas as suas complexidades.
A metrologia em 3D mantém a Pratt Miller à frente da concorrência
A Pratt Miller, uma empresa de engenharia e desenvolvimento de produtos com raízes no esporte motorizado, ostenta várias vitórias e campeonatos em programas como o Corvette Racing. A empresa enfrentou e derrotou adversários formidáveis, como Ferrari, Porsche, BMW, Aston Martin e Lotus. O recorde da Corvette Racing com oito vitórias na corrida de 24 horas da Le Mans, é prova de que a empresa que entende o poder da velocidade e da precisão, assim como a importância de uma inspeção cuidadosa e análise de dados antes, durante e depois de uma corrida.
A equipe utiliza o FARO® ScanArms durante todo seu processo, contando com a precisão dos dados, a portabilidade do braço de medição e a facilidade da configuração para obter informações que os mantêm no caminho certo da corrida de 24 Horas da Le Mans. Enquanto a equipe se associou à FARO por quatro gerações de carros de corrida, mais recentemente, a Corvette Racing e Pratt Miller utilizaram as tecnologias FARO para retornar à pista com o Corvette C8.R em busca de outra vitória em Le Mans.
“Correr é questão de precisão e execução. A vitória começa com a preparação antes que o carro veja a pista de corrida e ter as ferramentas e processos certos para que nossa equipe tenha sucesso”, diz Frank Wilson, gerente de qualidade, Pratt Miller. “A Pratt Miller tem projetado, construído e corrido com os carros da Corvette Racing há mais de 20 anos e nossa equipe está animada para voltar à corrida de 24 Horas da Le Mans em busca da nossa nona vitória”.
Wilson continua: “Temos contado com a FARO Technologies para digitalizar mais, melhor e com mais rapidez no desenvolvimento de quatro gerações de carros de corrida Corvette. E agora fizemos isso no Corvette C8.R, que estará correndo pela primeira vez na Le Mans este ano”.
A Pratt Miller utiliza diversos FARO ScanArms em todo o seu processo. A precisão, portabilidade e capacidade de coletar e reunir dados rapidamente é inestimável no mundo acelerado dos esportes motorizados profissionais. “As soluções metrológicas fornecidas pela FARO são utilizadas desde os estágios iniciais do nosso desenvolvimento aerodinâmico, na engenharia reversa, no suporte ao design e na inspeção de acessórios e moldes, antes de iniciarmos a fabricação, bem como no processo de inspeções finais de componentes de automóveis de corrida e para a correlação dos dados de teste com os resultados na pista”, explica Wilson.
Seja usando o FARO ScanArm para apalpação de contato rígido, sem contato ou uma combinação de ambos, a equipe da Pratt Miller pode usar o braço em seu laboratório, no chão de fábrica, na garagem ou na estrada devido à portabilidade, confiabilidade e versatilidade do equipamento.
“Nossa equipe está empolgada com a estreia do C8.R na Le Mans e para vê-lo competir na Classe GT Pro na maior corrida do nosso esporte, contra os melhores fabricantes e equipes de corridas de carros esportivos profissionais”, diz Wilson.