Reverse Engineering

Reverse engineering is het proces waarbij we een fysiek object eerst gaan digitaliseren dmv. 3D scanning om het dan vervolgens om te zetten naar een CAD model of een solid body in de vorm van een step-, iges- of parasolid-file.

Algemeen

Voor de omzetting van scan naar CAD gebruiken we gespecialiseerde reverse engineering software. Deze vormt als het ware de brug tussen 3D scanning en traditionele CAD software (Solidworks, Siemens NX, Catia, etc.).

Doorheen de jaren hebben we een systematische aanpak opgebouwd zodat je steeds een kwalitatief CAD model ontvangt dat bruikbaar is voor jouw toepassing en waarbij je ook een duidelijk beeld hebt van de verschillen tussen dit model en de oorspronkelijke scan. Hieronder volgt een overzicht van onze typische workflow voor reverse engineering.

Stap 1: Kalibratie

Alvorens we van start kunnen gaan met het effectieve scanwerk, dient de scanner gekalibreerd te worden.

Het kalibratiepaneel wordt voor de scanner binnen de gespecificeerde afstand geplaatst. Ondertussen worden de juiste lichtomstandigheden en de stabiliteit van de opstelling gecontroleerd.
Het opwarmen van de scanner is noodzakelijk om een consistente werking te kunnen garanderen.
Van zodra dit gebeurt is, kan de kalibratieroutine uitgevoerd worden.
Na de kalibratie volgt een verificatiestap om te controleren of de scanner correct is uitgelijnd en voldoende nauwkeurigheid oplevert.
Indien nodig wordt er opnieuw gekalibreerd.

Kalibratie is noodzakelijk om nauwkeurige en betrouwbare metingen uit te voeren, wat uiteraard essentieel is. Dit zorgt ook voor consistentie tussen scans, waardoor nauwkeurige vergelijkingen en analyses van datasets mogelijk zijn.

Stap 2: 3D Scanning

Na de kalibratie gaan we van start met het digitaal vastleggen van de geometrie van het fysieke object met behulp van een 3D-scanner. Deze scanner creëert een puntenwolk, een dichte verzameling datapunten die het oppervlak van het object vertegenwoordigen.

Afhankelijk van het onderdeel dat gescand moet worden, gebruiken wij onze blue light scanner, al dan niet in combinatie met fotogrammetrie, of de X-ray CT-scanner.

Het doel is om een nauwkeurige weergave te verkrijgen van de afmetingen, vorm en oppervlaktekenmerken van het object. Het resultaat is dan een ruwe puntenwolk of mesh-model.

Stap 3: Data opschonen en verwerken

De tijdens het scannen verzamelde puntenwolkgegevens bevatten vaak ruis of fouten, zoals overlappende punten of ongewenste artefacten. Deze stap omvat het opschonen en verfijnen van de gegevens om de nauwkeurigheid te waarborgen. Hierbij gaan we:

Onnodige punten of ruis verwijderen.
Gaten in de scandata dichten.
De mesh optimaliseren door het aantal polygonen te verminderen zonder details te verliezen.
De dataset uitlijnen in het globale coöordinatenstelsel.

Het resultaat is een mesh-model van hoge kwaliteit dat klaar is voor verdere verwerking.

Stap 4: Omzetting van Mesh naar CAD

De volgende stap is het omzetten van het mesh-model naar een Computer-Aided Design (CAD)-model. Dit gebeurt met behulp van reverse engineering-software.

Stapsgewijs gaan wij de mesh opdelen in zijn verschillende hoofdvormen om deze dan vervolgen te gaan modelleren volgens de traditionele CAD bewerkingen (schetsen, extrusie, omwentelen, boolean…) We proberen hierbij om zoveel mogelijk volgens de algemene design principes te werken (loodrechtheid, concentriciteit…) zonder dat we te veel afwijken van de oorspronkelijke scan.

Wanneer standaard prismatische vormen (vlakken, cilinders…) niet toereikend zijn gaan we nurbs surfaces (vrije vorm oppervlakken) of een combinatie van beiden gebruiken.

Het resultaat is een CAD-bestand (Vb. STEP, IGES of parasolid file) dat geschikt is voor verdere bewerkingen of productie.

Stap 5: Validatie

Van zodra het CAD-model is aangemaakt, wordt het vergeleken met de originele scan om de nauwkeurigheid te waarborgen. Deze stap valideert het reverse-engineered model ten opzichte van het fysieke object.

Een kleurenplot die het verschil visualiseert tussen beiden laat het toe om heel snel en visueel mogelijke afwijkingen te identificeren. Aanpassingen zijn dan nog steeds mogelijk om discrepanties te elimineren.

Het resultaat is een gevalideerd CAD-model dat het originele object getrouw weergeeft.

Stap 6: Analyse & Redesign

Als het doel van reverse engineering is om het ontwerp of de functionaliteit van het object te verbeteren, omvat deze stap het gebruik van het CAD-model voor verdere analyse en herontwerp. Deze stap wordt opnieuw uitgevoerd door onze klant waarbij er bijvoorbeeld rekening gehouden kan worden met:

Simulaties of spanningsanalyses om de prestaties te begrijpen.
Het ontwerp kan aangepast worden voor betere functionaliteit, ergonomie, duurzaamheid of efficiëntie.

Het resultaat is een geoptimaliseerd ontwerp dat klaar is voor prototyping of productie. Dit nieuwe design kan uiteraard opnieuw eerst een scanningtraject volgen, om de maatvoering en kwaliteit te controleren, alvorens er overgeschakeld wordt naar serieproductie.

Stap 7: Prototyping of Productie

Het definitieve CAD-model is nu klaar voor gebruik in productie. Afhankelijk van de toepassing kan het bestand worden gebruikt voor productiemethoden zoals CNC-bewerking, 3D-printen of spuitgieten.

Een geschikte productiemethode wordt geslecteerd, en resulteert in een fysieke replica of verbeterde versie van het originele object.