Обратное проектирование устаревших деталей с помощью 3D-сканирования

Ни один производитель не любит узнавать, что ключевой поставщик прекращает производство критически необходимой детали. Действительно, «устаревание детали», когда ранее доступная деталь безвозвратно выбрасывается, может принести массу головных болей. Решение таких проблем является одним из аспектов управления устареванием (OM), ряда задач, направленных на прогнозирование и устранение потерь элементов, имеющих решающее значение для продолжения производства.

Производители, сталкивающиеся с снятыми с производства или изношенными запчастями, имеют в наличии некоторые стандартные варианты OM, включая выполнение «мостовой покупки» (покупки большого количества) детали, пока остаются запасы, или покупку детали на подержанном рынке. Однако эти варианты могут быть дорогостоящими и конкурентоспособными, но при этом сопряжены с риском покупки слишком большого (или слишком малого) количества деталей.

К счастью, есть еще один вариант, позволяющий производителю воспроизвести устаревшую деталь тогда, когда это необходимо и в нужном количестве: реверс-инжиниринг с помощью 3D-сканирования.

3D-сканирование — это бесконтактный, неразрушающий метод сбора цифровых данных измерений формы, размера и даже текстуры реального объекта. Он создает подробные цифровые 3D-модели, которые можно использовать для обратного проектирования устаревших деталей, что позволяет избежать необходимости приобретать замены. Превосходя по точности традиционные методы измерения, такие как штангенциркуль и другие ручные инструменты, 3D-сканирование может обеспечить долгожданную страховку от потери важных деталей.

Существует несколько типов сканеров, включая лазерную триангуляцию, проецируемый свет, времяпролетный сканер, сканер большой площади и рентгеновскую компьютерную томографию (КТ). Каждый из них имеет определенные возможности, которые могут сделать его более подходящим для конкретных приложений, и в некоторых ситуациях для достижения оптимальных результатов может потребоваться более одного типа сканера. Точность 3D-сканеров сочетается с их универсальностью — они могут собирать огромные объемы пространственной геометрии с объектов практически любого размера и формы — от внешней части истребителя до чрезвычайно мелких деталей, таких как оптоволоконный разъем.

Одним из наиболее универсальных устройств является лазерный сканер HandHeld компании NVision, который находит применение во многих отраслях промышленности. Он может собирать 60 000 отдельных пространственных измерений в секунду с точностью до 25 микрон — примерно треть толщины человеческого волоса. (КТ-сканеры и традиционные координатно-измерительные машины (КИМ) еще более точны — до 2,54 микрона.)

Когда инженер направляет лазерный луч HandHeld по поверхности объекта, сканер, используя координаты XYZ с векторами IJK, создает плотное «облако точек» с данными о пространственном положении каждой точки на поверхности. Затем инженеры-конструкторы используют специализированное программное обеспечение для создания ориентированной на проектирование, независимой от поставщика CAD-модели, которую можно импортировать во все пакеты САПР, или собственной САПР-модели с полнофункциональным деревом, позволяющей производителям воспроизводить и/или изменять деталь самостоятельно.

Следующие реальные производственные приложения иллюстрируют полезность 3D-сканирования в решении проблемы устаревания жизненно необходимых деталей:

Североамериканский производитель промышленных и коммерческих систем очистки воды, основанных на контроле и мониторинге потока, столкнулся с дорогостоящей модернизацией популярной системы, когда производитель блока управления системы прекратил производство.

Поскольку нынешняя коробка понравилась покупателям, производитель решил ее воспроизвести. Не имея файла CAD-проекта коробки, компания попросила NVision отсканировать существующий блок. Мы предоставили собственный файл САПР, который компания использовала для воспроизведения детали.

Производитель полупроводников столкнулся с остановкой производства, когда некоторые из его поставщиков больше не могли поставлять запасные части для устаревшего производственного оборудования. После обратного проектирования деталей с помощью 3D-сканирования производитель теперь регулярно воспроизводит и переустанавливает снятые с производства детали по мере их старения.

Производитель безалкогольных напитков захотел обновить дизайн старого, но необходимого инструмента, используемого при производстве его флагманского напитка. Для перепроектирования требовался несуществующий файл САПР, поэтому компания попросила NVision отсканировать инструмент. После сканирования детали с помощью ручного сканера мы использовали традиционную КИМ с сенсорным датчиком для дальнейшей точной настройки данных и повышения точности таких важных характеристик, как внутренний диаметр, внешний диаметр и очень мелкие детали. Мы смогли быстро предоставить точный файл САПР, необходимый компании для обратного проектирования, изготовления и переустановки инструмента для продолжения производства.