I dette indlæg vil vi guide dig gennem processen med reverse engineering og afmystificere processen, der går fra 3D-scanning til CAD-model. Og derudover hjælper vi dig selvfølgelig med at vælge den bedste 3D-scanner og scan-til-CAD-software baseret på dine behov og budget.

I en CAD-software har man en model, som man via computeren skaber, ændrer og optimerer. CAD-processen er udelukkende digital, hvilket betyder, at alle funktioner og handlinger foregår inde i computeren. Men hvordan digitaliserer man så lige et fysisk emne?

Det betyder, at man f.eks. kan designe og udvikle nye produkter med en CAD-software. F.eks. kan det enten designes direkte i CAD-softwaren, eller skabes i et formbart materiale for så at blive overført til en CAD-software. Men man kan også bruge CAD-softwares, når det gælder forældelede dele og beskadigede komponenter. For disse skal på et eller andet tidspunkt opdateres, udskiftes eller monteres i en ny enhed eller nyt miljø. Og uanset som produktet er nyt eller gammelt, er der behov for en bro, som kan forbinde den fysiske og den digitale verden, når et fysisk produkt skal digitaliseres til en CAD-model.

3D-scannere er således ofte brugt i designfasen, men de er også særdeles brugbare i processen omkring produktudvikling. For efter man har udviklet et produkt, skal man sikre, at delen er nøjagtig og er i overensstemmelse med CAD-modellen. Og her kommer 3D-scanneren i spil, for en 3D-scanning skaber en digital kopi, som man så kan sammenligne med CAD-modellen. Dermed kan man kontrollere, at det færdige produkt er korrekt. Men derudover kan 3D-scanning også afsløre, om produktet har nogle svagheder, når det kommer i brug. En scanning kan derfor vise, hvor man specifikt skal tilføje forstærkninger, forbedringer eller variationer i den næste version.

1# Sådan laver du en CAD-model

Lad os sige, at du skal udskifte en beskadiget komponent, hvor den originale CAD-model ikke eksisterer eller er utilgængelig. Du skal derfor oprette en ny. Det kan du gøre ved enten (1) at starte dit CAD-design fra et tomt lærred, hvilket sandsynligvis vil være en lang, overvældende iterativ proces, eller (2) du kan udnytte de data, du allerede har fra det eksisterende, fysiske produkt, og bruge disse oplysninger som grundlag for dit design. Sidste nævnte vil gøre dit arbejde mere præcist og effektivt. Denne proces involverer 3D-scanning.

Her er de typiske trin til at skabe en virtuel 3D-model fra et eksisterende fysisk objekt:

1. Få et 3D-scanningsnet (STL) ved at 3D-scanne produktet.
2. Udtræk dimensionsinformation, såsom geometrier, dimensioner og tværsnit.
3. Importer modeller til CAD-software og fortsæt med CAD-modellering.
4. Sammenlign den konstruerede CAD-model (STEP eller IGES) med det indledende 3D-scanningsnet.
5. Analyser feedback og brug sammenligningen til at optimere den omvendte CAD-modellering.
6. Eksporter den endelige CAD-model af delen til fremstilling.

Kan en 3D-scanner skabe en direkte CAD-model?

Kort sagt laver 3D-scanneren en maske eller en punktsky, som indeholder al den nødvendige dimensionelle information om produktets overfladegeometri. Dette net kan så bruges som en skabelon, når man senere skal skitsere den nye CAD-model. Normalt er CAD-modeller skabt ved hjælp af non-uniform rational basis spline (NURBS), som består af punkter, der er forbundet med kurver. Dette er anderledes fra 3D-scanninger, der typisk eksporteres som masker, lavet af millioner af små trekanter.

En 3D-scanner skaber således ikke en færdig CAD-model. For der er brug for et mellemliggende trin, før man kan konvertere ikke-redigerbare trekanter til redigerbare NURBS-overflader – f.eks. en scan-til-CAD-software. Først herefter kan man skabe en solid CAD-model med redigerbare funktioner.

Hvor gode er genererede 3D-modeller og er efterbehandling påkrævet?

Der findes forskellige måder hvorpå, man kan skabe en CAD-model ud fra et eksisterende produkt. Det afhænger alt sammen af, hvad man ønsker at bruge modellen til. Du vil måske (1) reproducere en CAD-model med nøjagtige dimensioner og præcise vinkler, så du kan udvikle og fremstille nye dele, eller (2) reproducere en nøjagtig kopi af et produkt (normalt lavet af organiske former) i dens nuværende tilstand.

Den første mulighed skaber en designhensigt og udsender en parametrisk model. Den anden mulighed giver en reproduktion af emnet, som det er og udsender en overflademodel. Der findes også hybridmodeller, som kombinerer begge metoder.

For at få en parametrisk model fra et 3D-scanningsnet skal du først forstå, hvordan produktet er skabt. For at gøre det skal du udtrække informationer fra dine scanningsdata ved at oprette entiteter, såsom planer, cylindre eller tværsnit, på nettet. Disse handlinger foregår direkte i en scan-til-CAD-software, såsom VXModel. Den parametriske model og dens entiteter kan derefter overføres til din foretrukne CAD-software.

Tilsvarende skal du genskabe den nøjagtige form af et scannet produkt for at få en friformet overflademodel, der er baseret på et optimeret 3D-scanningsnet. For at gøre det skal du forbedre og optimere nettet ved at fylde huller, udglatte overflader og trimme kanter. Derefter kan du på det optimerede net skabe nøjagtige friformede overflader (NURBS) med kontrolpunkter. Igen sker alle disse handlinger direkte i en scan-til-CAD-software. Og herefter kan man importere friformsoverflademodellen til en CAD-software.

3D-scanneren genererer altså ikke NURBS-overflader (STEP eller IGES) direkte, men det hjælper en scan-to-CAD-software f.eks. med. Dermed skal en 3D-model importeres til en CAD-software, for at man få en parametrisk model til designhensigt.

2# Udvælgelse af 3D-scannere og scan-til-CAD-software

Inden du vælger en 3D-scanner og scan-til-CAD-software, skal du identificere dine behov. Du bør f.eks. overveje følgende spørgsmål:

• Hvad er størrelsen på den del, du vil scanne?
• Er delens geometri enkel eller kompleks?
• Kan du nemt flytte delen til scanningssessionen?
• Hvilken nøjagtighed og detaljeringsgrad har du brug for?
• Hvad er dit budget?

Har du brug for en stationær eller bærbar 3D-scanner?

Stationære scanningssystemer er en mulighed, hvis man har et begrænset budget. Men som navnet indikerer, kræver de, at delen bringes til systemet. De er af den grund mest velegnede til mindre og transportable dele. Bærbare scannere, som omfatter både leddelte arme og håndholdte scannere, er normalt mere præcise og bedre egnede til store dele. Og som navnet antyder, føres scannere til scanningsemnet og ikke omvendt.

3# 3D-scannere til CAD og reverse engineering

Canadiske Creaform tilbyder en række håndholdte 3D-scannere, men tre af deres serier er særligt velegnede til produktudvikling og reverse engineering. Valget af scanner afhænger derfor af ens budget og specifikke behov i forhold nøjagtighed og hastighed.

HandySCAN 3D | SILVER-serien giver den bedste værdi for pengene for teknologiinnovatorer, der ønsker at udvikle bedre produkter, der er mere egnede til kundernes behov. Denne gennemprøvede og pålidelige teknologi er tilgængelig for lave budgetter og kan forkorte udviklingsprocessen.

Go!SCAN SPARK tilbyder den hurtigste og nemmeste 3D-oplevelse til produktudvikling, design og reverse engineering. Den muliggør udvikling af nye produkter med mere komplekse former og designs, ligesom den også giver en konkurrencefordel ved at accelerere time-to-market.

HandySCAN 3D | BLACK Series er den mest pålidelige og nøjagtige ISO 17025-akkrediterede bærbare 3D-scanner på markedet. Den genererer nøjagtige 3D-målinger og resultater i høj opløsning med den bedste scanningskvalitet.

4# Den endelige CAD-model

Et 3D-scanningsnet skaber som nævnt ikke automatisk en færdig CAD-model, da konverteringen af data kræver en eller anden form for behandling. Nedenfor har vi listet tre forskellige behandlingstyper:

En løsning kunne være en komplet reverse engineering (RE) software, såsom Geomagic Design X, som tilbyder højtydende funktionaliteter til justering, informationsudtrækning og funktionsmodellering. Et komplet RE-software erstatter grundlæggende CAD-software til reverse engineering-aktiviteter. Det er kendt som en high-end løsning til designere, der laver reverse engineering på daglig/ugentlig basis.

En anden løsning kunne være at starte designet fra et tomt lærred direkte i CAD-software uden at ty til reverse engineering. CAD-software er kendt for at være designeres foretrukne sted til funktionsmodellering, men at udvikle en skitse fra ingenting kan være en lang og kedelig rejse. Derudover har CAD-software begrænsede funktionaliteter til mesh-redigering, justering og informationsudtrækning fra nettet.

En tredje løsning kunne være en scan-til-CAD-brosoftware, såsom Creaforms VXmodel, som inkluderer alle funktionerne til at justere, rense og optimere dit mesh samt at udtrække dimensionelle egenskaber før overførsel af entiteter og tværsnit ind i CAD-software, såsom SOLIDWORKS, Autodesk Inventor og Solid Edge. Denne mulighed er for mange mest tiltalende, fordi den er billigere end et komplet RE-software. Og derudover er det også lettere at bruge og nemmere at lære.

5# Fordele ved 3D-scanning for CAD-designere

Der er utrolig mange fordele ved scan-til-CAD-tilgangen. Det muliggør bl.a., at designere og ingeniører kan skabe deres 3D-modeller fra eksisterende dele på kortere tid, reducere antallet af iterationer og få en perfekt pasform af eftermonteringsdele første gang. Det forkorter også produktudvikling og time-to-market. Men endnu vigtigere er, at det giver et præcist grundlag, som designere og ingeniører kan bygge videre på – i stedet for at skulle opbygge produktet fra bunden. Og det giver i sidste ende flere midler til at udtænke komplekse geometrier, moderne former og organiske overflader.

Scan-til-CAD-software er også ideel til CAD-eksperter, da det er den korteste vej tilbage til din arbejdsgang og foretrukne CAD-modelleringssoftware. Hvorfor lære helt ny RE-software, når du allerede har mestret SOLIDWORKS, Autodesk Inventor og Solid Edge?

Kort sagt er produkter, der er designet gennem reverse engineering og scan-til-CAD ikke kun af bedre kvalitet, men de er også hurtigere markedsklare og har færre iterationer. Dette gælder især for komplekse produkter med indviklede geometrier. Creaforms professionelle 3D-scannere, såsom Go!SCAN SPARK, gør reverse engineering mere effektiv, hurtigere og enklere. Scan-til-CAD-software, såsom VXModel, fører dig tilbage til din foretrukne CAD-software hurtigere end nogen anden løsning, så du kan vende tilbage til glæden ved at designe og innovere!

Det oprindelige blogindlæg er skrevet af Creaform og kan findes her.