En 3D-scanner kan i dag registrere geometrien på et fysisk emne meget præcist. På relativt kort tid kan vi stå med en digital gengivelse af overfladen og dermed et detaljeret billede af, hvordan emnet ser ud lige nu.
Men hvis formålet er at fremstille emnet igen, er det ikke nødvendigvis den geometri, vi ønsker.
For den fysiske komponent foran os kan have været i drift i 10, 20 eller 30 år. Huller kan være slidte. Flader kan have slået sig. Kanter kan være beskadigede, og tidligere reparationer kan have ændret geometrien.
Scanningen fortæller os altså meget præcist, hvordan emnet er.
Reverse engineering handler i mange tilfælde om at finde frem til, hvordan emnet var tænkt til at være.
Det er forskellen mellem as-is og as-intended.
En scanning er ikke en CAD-model
Det er værd at skelne mellem de forskellige trin.
Når vi 3D-scanner et emne, indsamler vi en stor mængde punkter på overfladen. De kan efterfølgende behandles til en polygonmodel – ofte omtalt som en mesh eller STL.
Det er en digital gengivelse af den målte geometri, men det er ikke det samme som en parametrisk CAD-model.
En konstruktør arbejder normalt ikke med et hul, der tilfældigvis måler 19,87 mm og sidder 49,93 mm fra en kant. Hvis den oprindelige konstruktion var lavet med et Ø20 mm hul placeret 50 mm fra kanten, er det sandsynligvis de mål, der er interessante, hvis komponenten skal fremstilles igen.
Det samme gælder geometriske relationer.
To flader kan i scanningen have en vinkel på 89,8 grader. Men var det meningen? Eller var de oprindeligt konstrueret vinkelret på hinanden?
To aksler kan ligge næsten parallelt. Et hul kan være en anelse ovalt. En plan flade kan have en mindre deformation.
Scanneren kan fortælle os, at forskellene findes.
Den kan ikke alene fortælle os, hvilke af dem der er konstruktive, og hvilke der skyldes slid, produktion eller mange års brug.
Derfor er den tekniske forståelse vigtig
Det er her, reverse engineering bliver interessant.
Opgaven er ikke bare at tegne oven på en scanning. Man skal forsøge at forstå konstruktørens oprindelige intention.
Hvilke mål er styrende? Hvilke flader skal være parallelle? Hvor er symmetrien? Hvilke huller hører sammen? Hvilke radier og tolerancer giver mening i forhold til komponentens funktion?
Nogle gange er svaret relativt åbenlyst. Andre gange kræver det en kombination af erfaring, måledata og viden om, hvordan komponenten fungerer sammen med resten af konstruktionen.
Derfor kan det også være nødvendigt at få mere information end selve scanningen. Det kan være viden om pasninger, tilstødende komponenter, materialer, bevægelser eller de funktioner, emnet skal opfylde.
Jo mere vi ved om funktionen, desto bedre grundlag har vi for at rekonstruere geometrien korrekt.
Skal modellen være as-is eller as-intended?
Der er samtidig en vigtig nuance: As-intended er ikke altid det rigtige svar.
Hvis formålet eksempelvis er at dokumentere deformation, kontrollere en eksisterende installation eller fremstille noget, der skal passe præcist til en eksisterende og måske skæv konstruktion, kan den faktiske as-is-geometri være præcis det, vi har brug for.
Det afgørende er derfor at kende formålet med modellen.
Skal vi dokumentere det eksisterende?
Skal vi fremstille en identisk kopi?
Skal vi genskabe den oprindelige konstruktion?
Eller skal vi konstruere en ny komponent, der passer sammen med noget eksisterende?
Det kan lyde som små forskelle, men de kan føre til meget forskellige CAD-modeller ud fra præcis den samme 3D-scanning.
Hvad skal CAD-modellen bruges til?
Det spørgsmål bør faktisk stilles, inden arbejdet med modellen begynder.
En model, der primært skal bruges som visuel reference, stiller ikke de samme krav som en model, der skal sendes direkte videre til CNC-bearbejdning.
Skal modellen bruges til produktion, har det betydning, hvordan den bliver opbygget. Huller bør være defineret som huller. Cylindriske flader bør være cylindriske. Parallelle flader skal have den tilsigtede relation, og relevante dimensioner skal kunne ændres kontrolleret.
Med andre ord skal modellen ikke bare ligne emnet.
Den skal være bygget på en måde, der giver mening for den næste person i processen.
Det er især vigtigt, hvis CAD-filen efterfølgende skal bruges til produktion, videre konstruktion eller tegningsmateriale.
Scanneren gør én del af arbejdet meget lettere
Alt det betyder ikke, at 3D-scanningen spiller en lille rolle. Tværtimod.
På komplekse emner kan traditionelle manuelle målinger gøre reverse engineering både langsomt og usikkert. Freeform-overflader, organiske geometrier, komplicerede støbte komponenter og mange indbyrdes geometriske relationer kan være vanskelige at beskrive med skydelære og målebånd.
Her giver 3D-scanningen et meget stærkt geometrisk udgangspunkt.
Vi behøver ikke gætte os til formen. Vi har den fysiske komponent digitalt foran os og kan bruge den som reference gennem hele konstruktionsarbejdet.
Men den store mængde data ændrer ikke på, at der stadig skal træffes tekniske beslutninger.
Fra fysisk komponent til nyt produktionsgrundlag
Reverse engineering bliver især relevant, når det oprindelige digitale grundlag ikke længere findes.
Det kan være en reservedel til en ældre maskine, en støbt komponent uden tegninger, et specialbygget emne eller en konstruktion, hvor dokumentationen gennem årene er forsvundet.
Hvis den fysiske komponent stadig findes, har vi stadig en meget værdifuld kilde til information.
Den kan 3D-scannes, analyseres og rekonstrueres. Og resultatet kan være en ny CAD-model, som igen kan danne grundlag for produktion og dokumentation.
Men kvaliteten af det resultat afhænger ikke kun af, hvor præcist vi har scannet.
Den afhænger også af, om vi har forstået, hvad dataene repræsenterer.
For der er en væsentlig forskel på at digitalisere et gammelt emne og på at rekonstruere en konstruktion.
3D-scanningen fortæller os, hvad der står foran os. Reverse engineering handler om at forstå, hvad vi skal tage med videre.