Jak stworzyć model CAD na podstawie skanu 3D?

Inżynieria odwrotna skanowania 3D to nie tylko proces skanowania obiektów, ale również dalsza konwersja pozyskanych danych na cyfrową dokumentację techniczną.

Kluczowym etapem tego procesu jest stworzenie modelu CAD (Computer-Aided Design), który może posłużyć do produkcji, analizy lub modyfikacji detalu. Poniżej przedstawiamy, jak krok po kroku powstaje taki model oraz jakie narzędzia i technologie są wykorzystywane.

Inżynieria odwrotna: Od skanu 3D do precyzyjnej chmury punktów

Podstawą inżynierii odwrotnej skanowania 3D jest użycie specjalistycznych urządzeń, które przechwytują geometrię obiektu. Proces rozpoczyna się od skanowania 3D na potrzeby inżynierii odwrotnej, podczas którego:

1. Skanery 3D do inżynierii odwrotnej (np. laserowe, ze światłem strukturalnym) zbierają miliony punktów pomiarowych.
2. Powstaje chmura punktów – zbiór współrzędnych XYZ, dokładnie opisujących powierzchnię obiektu.
3. Dane są przetwarzane w oprogramowaniu CAD, tworząc gotowy model 3D lub dokumentację techniczną.

Technologie w służbie inżynierii odwrotnej

Podstawą jest skanowanie metodą inżynierii odwrotnej, przeprowadzane za pomocą nowoczesnych skanerów inżynierii odwrotnej 3D. Urządzenie tworzy tzw. chmurę punktów – miliony trójwymiarowych współrzędnych opisujących powierzchnię zeskanowanego obiektu. W zależności od potrzeb, stosuje się różne metody skanowania:

• Skanery laserowe 3D: Idealne do dużych obiektów i prac terenowych, zapewniają wysoką rozdzielczość.
• Ręczne i automatyczne skanery 3D: Elastyczne rozwiązania dla złożonych geometrii.
• Skanery ze światłem strukturalnym: Sprawdzają się przy precyzyjnym odwzorowaniu małych detali (np. w przemyśle maszynowym).
• Fotogrametria: Łączy zdjęcia 2D w model 3D, często używana w archeologii lub architekturze.

Przegląd narzędzi i technologii

Proces tworzenia cyfrowego modelu na podstawie fizycznego obiektu, czyli inżynieria odwrotna, zaczyna się od dokładnego skanowania 3D. Dalsze etapy obejmują przetwarzanie danych w specjalistycznym oprogramowaniu i konwersję do pliku CAD, gotowego do dalszej edycji lub produkcji.

1. Import i obróbka chmury punktów

Podstawą pracy jest chmura punktów, czyli zestaw milionów punktów odwzorowujących geometrię obiektu. W ekosystemie Autodesk idealnym rozwiązaniem na tym etapie jest Autodesk ReCap, który umożliwia:

• import danych z różnych skanerów 3D,
• oczyszczanie danych (usuwanie szumów i błędów),
• przycinanie zbędnych fragmentów,
• rejestrację (łączenie wielu skanów w jeden spójny model),
• skalowanie i orientację modelu.

Ten krok jest niezbędny, zanim przejdziemy do przekształcenia danych w format siatkowy lub bezpośrednio do środowiska CAD.

2. Konwersja do modelu siatkowego (mesh)

Zoptymalizowaną chmurę punktów przekształca się w model siatkowy – zazwyczaj zapisany jako plik STL, złożony z tysięcy trójkątów tworzących powierzchnię obiektu. W ekosystemie Autodesk konwersja taka może odbyć się bezpośrednio w ReCap lub już w Fusion 360.

Inne popularne narzędzia do pracy z siatkami:

• MeshLab – open-source, dobre do wstępnej obróbki i analizy siatek,
• Geomagic Wrap – komercyjne narzędzie klasy przemysłowej do precyzyjnej konwersji,
• Artec Studio – dedykowane dla skanerów Artec, świetne do pracy z dużymi danymi,
• Autodesk Meshmixer – lekkie, darmowe narzędzie do edycji modeli STL.

3. Tworzenie modelu CAD (surfacing & solid modeling)

Po uzyskaniu siatki możliwa jest konwersja do modelu CAD. W Autodesk Fusion 360 można:

• użyć funkcji „Mesh to BRep” (Boundary Representation), aby przekonwertować model siatkowy na bryłowy,
• lub rozpocząć tworzenie powierzchni (surfacing) na bazie przekrojów siatki.

Fusion 360 oferuje hybrydowe środowisko, które umożliwia jednoczesną pracę na modelach siatkowych i bryłowych. To ogromna zaleta przy projektowaniu złożonych elementów technicznych.

W bardziej zaawansowanych projektach wykorzystuje się:

• Autodesk Inventor – dla inżynierów mechaników,
• SolidWorks – popularny wśród producentów precyzyjnych komponentów,
• CATIA – przy projektach lotniczych i motoryzacyjnych,
• Siemens NX – do projektowania w środowiskach przemysłowych o najwyższych wymaganiach.

4. Finalizacja i zastosowania

Gotowy model CAD można:

• wykorzystać do druku 3D lub obróbki CNC,
• poddać analizie MES (wytrzymałościowej),
• zintegrować z systemami PLM/ERP,
• lub wykorzystać jako cyfrowego bliźniaka w systemach IoT.

Dlaczego warto skorzystać z usług tworzenia modeli CAD?

Firmy oferujące usługi inżynierii odwrotnej skanowania 3D pomagają przekształcić fizyczne obiekty w pełnoprawne modele CAD, bez potrzeby czasochłonnego modelowania od zera. To szybki i efektywny sposób na odzyskanie kontroli nad procesem projektowym, modernizację parku maszynowego lub zmniejszenie zależności od dostawców części.

Jeśli interesuje Cię co to jest inżynieria odwrotna, jak wygląda proces inżynierii odwrotnej, albo szukasz usług inżynierii odwrotnej blisko siebie – skontaktuj się z firmą specjalizującą się w tego rodzaju rozwiązaniach. Dzięki nowoczesnym skanerom 3D inżynierii odwrotnej i zaawansowanemu oprogramowaniu, nawet najbardziej złożone komponenty mogą zostać wiernie odwzorowane i zmodernizowane.