CNC3D-printer.com

CNC3D-printer.com


Статьи 3Dprinter Поиск Магазин Регистрация


3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара Arrinera Hussarya




Первый польский суперкар, Arrinera Hussarya, стал символом возрождения автомобильной промышленности в Польше. Разработка суперкара представляла собой строгий и тщательный процесс, во многом благодаря внедрению новых технологий производства, таких как 3D-сканирование и 3D-печать.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

В отличие от большинства современных польских автомобильных проектов, Arrinera Hussarya строился с нуля. Рама, двигатель и интерьер суперкара были переработаны так, чтобы не только соответствовать требованиям, предъявляемым к автомобилям премиум класса, но и обладать эстетикой суперкара.

Обратное проектирование помогает снизить издержки производства

Перепроектирование суперкара не только требует много времени, но и чрезвычайно дорогостоящий процесс. Инженеры компании «Arrinera» долго искали способы как уменьшить время разработки автомобиля, так и снизить издержки. Благодаря этим усилиям они решили воспользоваться обратным проектированием, представляющим собой процесс реконструкции технической документации существующего элемента, с целью его перепроектирования.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

Чтобы реконструировать детали автомобиля, команда использовала 3D-сканер SMARTTECH с помощью которого научились быстро получать исчерпывающую информацию о геометрии деталей автомобиля. 3D-сканирование позволило им собрать полную информацию и данные о деталях автомобилей, которые нужно переделать. Давайте посмотрим, как инженеры разработали и изготовили новый картер сцепления с помощью 3D-сканирования.

Сцепление в спортивных автомобилях подвергается совершенно другим нагрузкам, чем обычное сцепление в стандартном автомобиле. Крутящий момент 810 Нм требует использования не только надежной, но и легкой конструкции сцепления. Как поясняют инженеры, с помощью 3D-сканера удалось получить техническую документацию картера сцепления, что позволило им перепроектировать и адаптировать его с помощью программного обеспечения САПР для соответствия требованиям суперкара.

Будущее 3D-сканирования за зеленым светом

Для выполнения точных измерений деталей автомобиля использовался также зеленый 3D-сканер MICRON3D с 10-мегапиксельным детектором. Технология сканирования, основана на зеленом светодиоде, позволяющая измерять на 30% точнее, чем 3D-сканеры, которые используют белый свет. С полем обзора 800x600 mm 3D-сканер получает облако точек, представляющее сканированную форму с точностью 0,084 mm.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

На практике это означает, что за одно измерение можно сканировать участок размером 80x60 см. В отличие от других решений, имеющихся на рынке, 3D-сканеры SMARTTECH постоянно калибруются на один объем сканирования. Это решение предоставляет пользователю возможность приступать к работе без потребности в калибровке устройства. Таким образом, не только достигается экономия времени, но и устраняется проблема калибровки, влияющая на точность. 

Профессиональный 3D-сканнер MICRON3D Green также прошел метрологическую сертификацию в соответствии с немецким стандартом VDI/VDE 2634, что позволило компании «Arrinera» быть уверенной в том, что погрешность измерения не превысит величин, указанных в сертификате точности устройства.

3D-сканеры в качестве метрологических устройств

Измерение, выполненное 3D-сканером SMARTTECH, основано на проекции шаблонов на измеренную поверхность. шаблоны деформируются в зависимости от кривизны и записываются детектором, встроенным в измерительную головку. Устройство измеряет только поверхности, которые видны детектору. Чтобы получить исчерпывающую информацию о геометрии со всех углов, объект требуется сканировать, используя поворотный стол. Допустимая нагрузка поворотного стола – свыше 300 кг, а его диаметр составляет 50 см, что является достаточным для полного измерения большинства деталей автомобиля.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

Затем изображение из детектора преобразуется в облако точек благодаря специальному программному алгоритму. Каждая из точек содержит информацию о геометрии, описанной в координатах X, Y, Z, которые после постобработки могут использоваться для контроля качества или, как в случае с «Arrinera», для перепроектирования и фрезерования модели на станке с ЧПУ.

В зависимости от разрешения, количество точек в облаке, полученном в одном измерении, может составлять от 5 до 10 млн – 5 или 10 мегапикселей соответственно. Количество мегапикселей влияет на степень детализации, полученную с конкретного объекта. В случае Arrinera использовался 3D-сканер с 10-мегапиксельным детектором, поскольку необходимо было точно воспроизвести края измеряемого объекта.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

Картер муфты был отсканирован с двух сторон, что позволило инженерам получить два облака точек. Для каждого облака точек было выполнено шесть отдельных измерений. Используя объединенный с 3D-сканером поворотный стол, отдельные измерения были предварительно совмещены.

Совмещение облаков точек с помощью программного обеспечения SMARTTECH3Dmeasure

По окончании процесса сканирования облако точек было преобразовано в треугольную сетку с помощью программного обеспечения SMARTTECH3Dmeasure, которое входит в комплект каждого 3D-сканера SMARTTECH. Перед началом преобразования, сначала нужно было совместить результаты измерений.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

Для этого они использовали «трехточечный» метод, в котором выбирались три общие точки для обоих точечных облаков. Исходя из этого, программа автоматически определяла положение облаков друг к другу. Цель состояла в том, чтобы получить облако точек, полностью предоставляющее сканированный объект. Использование поворотного стола значительно упростило работу по совмещению результатов, поскольку он обеспечил разделение на две группы точек, представляющие каждую из сторон.

Затем команда использовала функцию «Global alignment» («Глобальное совмещение»), которая основываясь на положении точек, точно совмещало все облака точек друг с другом. На этом этапе команда также удалила перекрывающиеся области различных измерений.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

После этих операций облако точек было преобразовано в треугольную сетку. Для компании «Arrinera» был выбран формат .STL, который является наиболее распространенным форматом для треугольных сеток благодаря его совместимости с 3D-принтерами и фрезерными станками. Треугольная сетка также может использоваться в качестве базы для моделирования в САПР. Компания «Arrinera» подготовила и настроила САПР-модель, после чего направила ее в программу, управляющую станком с ЧПУ. 

Сканирование больших объектов с помощью маркеров позиционирования

Из-за размеров объекта сканирование на поворотном столе в измерительной лаборатории не всегда возможно. В таких ситуациях измерения могут быть выполнены на производственной линии благодаря альтернативному методу, использующему маркеры позиционирования. Этот метод рассмотрим во втором примере.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

Инженеры Arrinera столкнулись со следующей проблемой: Левый лонжерон автомобиля был адаптирован с целью оптимизации конструкции. Чтобы сохранить симметрию автомобиля, лонжерон с другой стороны требовалось выполнить точно таким же по форме. Обычные методы измерений, использованные компанией «Arrinera», не позволяли получить полную геометрию, поэтому было решено использовать технологию SMARTTECH 3D.

Геометрические данные имеющегося лонжерона были собраны непосредственно с физического прототипа. Автомобиль Arrinera Hussarya стоял на платформе, и доступ к порогу кузова был затруднен дверью машины. Поскольку размеры порога кузова были намного больше, чем поле зрения 3D-сканера, пришлось использовать функцию сканирования с маркерами позиционирования.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

Метод измерения с использованием маркеров основан на креплении специальных маркеров позиционирования на сканируемый объект. Программное обеспечение SMARTTECH3Dmeasure находило пять общих маркеров позиционирования между двумя отдельными измерениями и затем совмещало их. Оператор 3D-сканера имел полный обзор своей работы и мог легко добавлять сканированные изображения оставшихся частей лонжерона. Острый угол между проектором и детектором позволил команде Arrinera получить большой объем геометрических данных.

Результатом 3D-сканирования с позиционирующими маркерами явилось предварительно совмещенное облако точек. Постобработка в программном обеспечении SMARTTECH3D выполняется каждый раз аналогичным образом благодаря его интуитивно-понятной конструкции и возможностям автоматизации отдельных операций. В этом случае также необходимо создать эталонную САПР-модель в Geomagic Design X, которая использовалась компанией «Arrinera». Эта модель совместима с режущими и гибочными станками, используемыми для изготовления необходимых деталей.

3D-сканеры SMARTTECH помогли в создании первого польского суперкара  Arrinera Hussarya

Наличие САПР-модели заданного элемента также позволило использовать технологии 3D-печати для быстрого прототипирования. Для своих потребностей в 3D-печати «Arrinera» выбрала компанию OMNI3D в Познани, чей принтер Factory 2.0 создает широкоформатные 3D-печати с использованием технологии FDM. Процесс проектирования требует быстрого усовершенствования компонентов, поэтому требуется изготовление не одного, а нескольких опытных образцов любой конкретной детали. Решение этой задачи традиционными методами требует много времени и связано с высокими издержками производства.

Компания «OMNI3D» напечатала для «Arrinera» такие детали, как корпуса зеркал и воздухозаборники в масштабе 1:1. Это позволило производителям суперкара не только быстро изготавливать опытные образцы, но и использовать детали, изготовленные из ABS-пластика, при сборке суперкара. Благодаря использованию 3D-принтера компания «Arrinera» смогла снизить вес деталей, что особенно важно в суперкаре, где масса является одним из важнейших компонентов при принятии решения о том, устанавливать ли какой-либо конкретный элемент.

Проектирование и строительство гоночного автомобиля - сложная задача не только в техническом, но и в финансовом отношении. 3D-технологии обеспечили как экономию затрат, так и необходимую точность в ходе сбора данных, создания прототипов и наладки производства. Благодаря использованию 3D-технологий компании «Arrinera» удалось значительно ускорить процесс прототипирования и сократить время, необходимое для производства автомобиля.


Вы можете стать первым