Thiết kế ngược – Công nghệ Reverse Engineering là gì?

Nội dung:

Kỹ thuật ngược là phương thức phát triển sản phẩm vô cùng linh hoạt, bao gồm nhiều quy trình kỹ thuật tiên tiến: scan – quét mẫu 3D, thiết kế ngược 3D CAD, tạo mẫu nhanh.

Để giúp quý bạn hiểu và có phương hướng áp dụng công nghệ Số hóa 3D vào công việc một cách hiệu quả, Blogin3D xin trình bày các bước thực hiện và áp dụng cụ thể một trường hợp reverse engineering vào sản xuất.

Kỹ thuật ngược là gì?

Một quy trình phát triển sản phẩm theo truyền thống đi theo quy trình sau:

Người thiết kế đưa ra ý tưởng về sản phẩm đó, phác thảo ra sản phẩm, tiếp theo là quá trình tính toán thiết kế, chế thử, rồi kiểm tra, hoàn thiện phác thảo, để đưa ra phương pháp tối ưu, cuối cùng là công đoạn sản xuất ra sản phẩm

Trong vài chục năm trở lại đây, xuất hiện 1 dạng sản xuất theo 1 chu trình mới: đó là chế tạo sản phẩm theo hoặc dựa trên 1 sản phẩm có sẵn. Quy trình này gọi là công nghệ thiết kế ngược (Reverse Engineering) hay cũng được hiểu là công nghệ chép mẫu hay công nghệ chế tạo ngược.

Vậy, Kỹ thuật ngược chính là sao chép và biến tấu sản phẩm mới từ sản phẩm đã có sẵn trên thị trường.

Xem ứng dụng của kỹ thuật ngược:

Ứng dụng công nghệ Scan Laser

Quy trình kỹ thuật ngược

Hiện nay, nhu cầu sao chép kiểu dáng, cải tiến sản phẩm có sẳn đang trở nên rất phổ biến. Kỹ thuật ngược ( Reverse engineering) chính là phương pháp để giúp các kỹ sư làm việc đó.

Kỹ thuật ngược ra đời từ những năm 1990 và được hoàn thiện dần theo sự phát triển của máy tính và các phần mềm hổ trợ thiết kế 3 chiều. Qúa trình thực hiện gồm 2 bước: quét mẫu 3d ( 3D scanning) và Thiết kế ngược (Reverse Design).

Scan 3D – quét mẫu 3D

Lấy dữ liệu hình dáng vật lí của mẫu là bước đầu tiên của quy trình. Để làm được điều này, người ta sử dụng 2 phương pháp phổ biến là đo tọa độ điểm tiếp xúc (thông qua máy CMM , cánh tay máy…) và đo không tiếp xúc (thông qua các máy scan laser , máy chụp hình…).

Tìm thuê dịch vụ scan quét 3D: https://blogin3d.com/dich-vu-scan-3d-quet-mau-3d-tp-hcm

Dữ liệu scan 3D thu được sẽ là định dạng file : OBJ, STL, mesh, point cloud… Dữ liệu này mang tính chất tham chiếu phục vụ cho các công đoạn tiếp theo: phân tích, kiểm tra kiểu dáng, đo đạc, kiểm tra dung sai, và thiết kế ngược ra file 3D CAD phục vụ gia công CNC khuôn mẫu.

Thiết kế ngược 3D CAD

Để xây dựng lại mô hình 3D của mẫu sản phẩm CHÍNH XÁC từ file scan 3D, người ta dùng các phần mềm thiết kế chuyên dụng như Geomagic, Rapid Form, Catia, solidwork…

Công đoạn thiết kế ngược đòi hỏi các kỹ thuật viên/kỹ sư thiết kế có các kỹ năng chuyên biệt. Cần phải tạo các khối (solid) hoặc bề mặt phức tạp (surface) tương ứng với dữ liệu scan 3D với dung sai từ 0.05 – 0.3mm

Hình ảnh bạn đang xem là thành quả của việc thiết kế ngược: từ file scan 3D STL=> file 3D CAD (STEP)

Phần mềm thiết kế ngược chuyên dùng:

Geomagic Studio là phần mềm chỉnh sửa dữ liệu lưới (dữ liệu Scan 3D),
Rapidform XOR là phần mềm thiết kế 3D dựa trên dữ liệu Scan 3D.
Một số thuật ngữ khác như: “chuyển đổi dữ liệu Scan thành dữ liệu CAD” là cách mà mọi người hay dùng để mô tả quá trình này. Bên cạnh phần mềm chuyên dùng Rapidform XOR, các phần mềm CAD thông dụng như: Solidworks, ProE, Catia và NX đều có module thiết kế ngược tích hợp sẵn.

Ở Việt Nam, trong những năm trở lại đây công nghệ thiết kế ngược cũng đã được áp dụng vào sản xuất. Tuy nhiên phần lớn chưa mang tính chuyên nghiệp. Chẳng hạn như các công ty sản xuất, chế tạo khuôn cho các mặt hàng nhựa, cơ khí thường khi nhận đơn đặt hàng của các đối tác làm 1 bộ khuôn cho 1 mẫu sản phẩm cho trước thì đa số việc số hóa mô hình lấy dữ liệu đều thực hiện 1 cách thủ công, đo vẽ bằng tay.

Việc ứng dụng các thiết bị số hóa 3D và phần mềm tối ưu thiết kế sản phảm vẫn chỉ có 1 số ít cty có thể làm được. Ví dụ: 3DPLUS, hay các viện các trường đại học như trường Đại Học GTVT, Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Đại Học Bách Khoa Hà Nội có máy quét 3D nhưng chủ yếu vẫn là phục cho học tập và nghiên cứu.

Ứng dụng điển hình của scan 3D vào ngành chế tạo xe hơi

Một chiếc xe oto được khai sinh từ những bản sketch tay của những họa sỹ/nhà tạo dáng công nghiệp.

Xuất phát từ Ý Tưởng sơ khai, các họa sỹ chuyên nghiệp sẽ vẽ thật nhiều những mẫu mã mới lạ, sau đó các phòng ban trong công ty sẽ họp và chọn lọc để loại các phác thảo không phù hợp dựa trên những tiêu chí cơ bản ban đầu.

Xuất phát từ bộ khung sườn có sẵn hoặc gần giống, được định vị cân bằng và đúng chuẩn. Thường thì phải dựng trống đứng và tay lái vuông góc trục xe. Phần đất sét được đắp lên khung và tạo dáng qua bàn tay điêu luyện của các nghệ nhân một cách dễ dàng. Trong một số trường hợp vật liệu đất sét có thể được thay thế bằng gỗ hoặc thạch cao.

Khi đã được xét duyệt với mẫu prototype bằng đất sét.

Công đoạn Số hóa sản phẩm prototype bằng phương pháp Scan 3D được triển khai

Dựa trên dữ liệu Scan 3D và kết hợp với phần mềm thiết kế ngược điễn hình như Rapid form XOR phần body của xe sẽ dần dần được xây dựng thành file 3D. Công việc này chia làm 3 công đoạn: đầu tiên thiết kế tổng quát toàn bộ thân xe (trở thành đối tượng Surface), sau đó nghiên cứu phương án phân mảnh cho từng bộ phận phù hợp với chức năng riêng của chúng và sau cùng là thiết kế vị trí lắp ghép và làm dày tấm (trở thành đối tượng Solid).

5/5 - (1 vote)