Másolj le bármit, de ne úgy, mint a kínaiak

A reverse engineering egyik értékes alapköve a 3D szkenner. Egy szkenner nem csak lehetővé teszi a komplex formák digitalizálását, de minden korábbi módszerhez képest rettentően fel is gyorsítja a folyamatot, mindezt lenyűgöző pontosság mellett. A komplexitást figyelembe véve több-kevesebb munkabefektetéssel azzal ruház fel, hogy másolhatsz, módosíthatsz vagy igény szerint egyedileg illeszkedő alkatrészeket tervezhetsz, amiket utána 3D nyomtatással prototípusként vagy végleges beépülő alkatrészként használhatsz fel akár napok leforgása alatt. Az iparban gyakori felhasználási területe még a gyártásellenőrzés.

A mérőszalag, tolómérő, koordináta mérőgép sosem fog kimenni a divatból, de vannak felhasználások, ahol ezekkel egyszerűen nem boldogulunk. Például ha a kész terméket szeretnénk összevetni a tökéletes digitális tervvel - ilyenkor a legyártott próbadarabot szkennelhetjük be, és aztán digitálisan összevethető azzal, hogyan kellene valójában kinéznie. Ez viszont közel sem megy olyan gördülékenyen, mint ahogy Tony Stark dolgozik, a sci-fi egyelőre még csak a moziban létezik. Ne gondolja senki, hogy a szkenner elé dobott tárgy a számítógépünkre kerülve rögtön szerkeszthető, módosítható formátumban jelenik meg, addig még van néhány lépés.

Az első kihívást az jelenti, hogy a szkennerből kapott adat egy úgynevezett interface formátumban áll majd a rendelkezésünkre. A szkennelési pontok sokaságát rögzíti, amit végül egy úgynevezett hálóvá alakít. A háló felépítése úgy történik, hogy a szomszédos pontokból háromszögeket köt össze a szoftver, amik az élükön találkoznak, így hozva létre egy felületet.

A korábban említett legelterjedtebb interface formátum az STL. Ez nem más, mint egy fájlkiterjesztés, amivel átjárást biztosítunk a különböző 3D szkennerek, 3D nyomtatók és a tervező szoftverek közötti fájlcseréhez. A hálókkal egyetlen probléma van, az információtartalmuk kimerül annyiban, hogy a beolvasott test felszínét leírják. A mérnökök által használt modellező szoftverek ennél azért több információval szolgálnak. Nem szimplán egy üreges testről beszélünk, hanem valós, szilárd alakzatról, aminek van kitöltése, fizikai- és anyagtulajdonságai. Egy adott szoftverben elkészített modell tartalmazza annak a felépítési lépéseit és módosítható. Ezeknek az információknak a hiányában nem igazán tudunk módosítani a szkennelt hálónkon. Amennyiben viszont mégis erre lenne igény, akkor a hálónkból CAD modellt kell készítenünk.

Lépésenként végig haladva a folyamaton az eljárás a következő lesz.

1. Előkészítjük az alkatrészt a szkenneléshez

A teljesség igénye nélkül, szkennerfajtákat nem említve, egy dolgot el lehet mondani mindegyikről: a hatékony letapogatáshoz és beolvasásához matt felületre van szükségük. Az átlátszó, tükröződő vagy fényes felületeket kerülni kell, mivel azok vagy rontják a digitalizálás minőségét, vagy épp teljesen el is lehetetlenítik. Nagyon egyszerű megoldása a problémának egy matt, porszerű réteg felvitele a testre egy festékes flakonnak látszó hajtógázas dobozból. Ez a munka elvégzése után könnyedén eltávolítható, nem károsítja a felületet.

2. Beszkenneljük a tárgyat

Elkezdhetünk szkennelni. A gépek általában igényelnek szoftveres támogatást. Ez azt jelenti, hogy a készülékünk összeköttetésben áll egy számítógéppel, amin fut egy szoftver. Ez instrukciókkal lát el minket, például, hogy egyenletes távolságra tartsuk a szkenner, visszajelzést ad a folyamat pillanatnyi állapotáról, és közben rögzíti az adatokat. Így könnyedén láthatjuk, mely részekkel készültünk el, illetve mely részek igényelnek még figyelmet, esetleg többszöri beolvasását. A beolvasás pontossága és felbontása 0,1 millimétertől néhány századmilliméterig terjed. Figyelembe véve, hogy az általános mérnöki gyakorlatban a csapágyak illesztéseit adjuk meg az utóbbihoz mérhető tűréssel, így igazán nincs miért aggódni a minőséget tekintve.

3. A háló finomítása

A szoftver által először készített háló rendszerint túl sok adatot tartalmaz. Előfordulhat, hogy beszkenneljük a tárgy megtámasztásához használt eszközöket, vagy néhol kimarad egy-két nehezen hozzáférhető rész. A gépekhez szolgáltatott szoftver, vagy esetleg más, professzionális felhasználásra szánt szoftver abban nyújt segítséget, hogy azt a hatalmas adathalmazt odáig egyszerűsítsük, hogy a minőség romlása nélkül egy kezelhető hálót kapjunk, amitől nem fakad sírva a számítógépünk.

Nagyságrendileg arról beszélünk, hogy a fontos geometriák megtartása mellett, a beszkennelt adathalmaz fele akár felesleges is lehet a számunkra, hiszen egy sík felületről nincs szükségünk 2 millió pontra. Egy síkot 3 ponttal is meg lehet adni. A kimaradt részeket okos algoritmusok segítségével kiegészíthetjük és igény esetén egy teljesen zárt, úgy nevezett water tight hálót készíthetünk. Ezt exportáljuk tovább a CAD szoftverünk számára.

4. Importáljuk az adatokat egy tervező szoftverbe

Következő lépésként az adatainkat egy tervező szoftverben masszírozhatjuk tovább. Alapvetően a tervező szoftverek nem nyújtanak túl széles támogatást a halók szerkesztésére. Erre vannak kifejezetten célirányos beépülő modulok, ilyen például a Solidworks szoftver esetén a Geomagic for Solidworks beépülő modul. Ha nincs ilyen modulunk, mert már magában a tervező szoftver is hatalmas kiadás, akkor enélkül is elkezdhetünk dolgozni a hálón.

Referenciaként használva elkezdhetünk síkokat létrehozni, skicceket készíteni, és miután elegendő alap építőelemünk van, szilárd testeket vagy felületeket hozhatunk létre. Mindez nagyban egyszerűsödik a fent említett beépülő modullal. Képes ugyanis teljes intelligens módon szimmetriákat felismerni, oda síkokat helyezni el, kijelölt területre felszíneket illeszteni, mindezt az élek követésével. Zárt (water tight) háló esetén még szilárd test létrehozására is alkalmas. A felsorolt egyszerű alakzatok a tervező szoftverek alap építőelemei.

Ha ezekkel rendelkezünk a modelltörténetben, attól a ponttól kezdve gyakorlatilag bármit módosítani tudunk és elkezdhetjük saját tetszésünkre formálni a digitalizált alakzatunkat. Ezek után csak a fantázia, a szoftver ismerete és a későbbi gyárthatóság szab határt annak, mit hozunk ki belőle.

Hogyan lett ez mégis érdekes épp most a számunkra? Történt, hogy hozzájutottam jó áron egy robogóhoz. Sajnos a blokk szétszedése után kiderült, hogy kuka. Ezután felajánlásból kaptam hozzá talán menthető blokkokat. Azok is mind szenvedtek valami betegségtől. Itt elpattant az agyam, és úgy döntöttem, mentsük meg ezeket a szerencsétlen régi vackokat. Tervezzünk hozzá az eredeti alapján CNC mart blokkot. Nyilván nem lesz olyan költséghatékony, mint egy polcról kapható high-end utángyártott öntött Malossi blokk, de egyedi lesz, és saját tervezés. Szóval a referenciaméretek miatt szükségem volt egy szkennelésre, ebben segített a G3D Print csapata. Minden, amit fent leírtam, az szolgáltatásként elérhető náluk, és vérprofin is csinálják. Annyira, hogy légvonalban nagyjából 2300 kilométerre vagyok tőlük, és pár egyeztetés alapján pont azt kaptam, amit kértem.

Szívesen nyújtanak támogatást bármiben, és élőben tudod megbeszélni velük, mi az pontosan, amire szükséged van. Külön kérésemre a fontos alaksajátosságok mellett addig egyszerűsítették az adatokat, hogy a teljesítménybeli kihívásokkal küzdő gépem is könnyedén kezeli. 

A történetet innen folytatjuk, illetve kitérünk arra, hogy mi mindenre lehet még használni a 3D szkennelést és a 3D nyomtatást!

Ilyen és ehhez hasonló tartalmakért kövesd a Totalcar TeChno Facebook-oldalát is!