- Van fysiek product naar CAD ontwerp
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.
Onze cases
Interesse in een kennismaking?
Neem dan hier contact op. Wij antwoorden steeds binnen 24 uur.
Onze experten staan voor je klaar
Sofie Rasschaert
Technical Account Manager
Jurgen Van Donink
3D Metrology Expert & CEO
François Justin
3D Metrology Expert & CTO
Veelgestelde vragen over
Reverse Engineering
Wat is reverse engineering met 3D scanning?
Reverse engineering is het proces waarbij we een fysiek object eerst digitaliseren met behulp van 3D scanning of X-ray CT scanning en het vervolgens omzetten naar een bewerkbaar CAD model. Het resultaat is een STEP-, IGES- of Parasolid-bestand dat je direct kunt gebruiken in jouw CAD software zoals SolidWorks, Siemens NX of CATIA.
Hoe verloopt het reverse engineering proces bij TetraVision?
Ons proces bestaat uit een vaste, systematische workflow. We starten met kalibratie en verificatie van de scanner, gevolgd door het 3D scannen van het object (optisch of via CT). Daarna schonen we de scandata op en zetten de mesh om naar een CAD model met gespecialiseerde reverse engineering software zoals Geomagic Design X en QuickSurface. Tot slot valideren we het resultaat met een kleurenplot die de afwijkingen tussen CAD model en originele scan visualiseert. Zo ontvang je altijd een kwalitatief en gevalideerd eindresultaat.
Welke scantechniek wordt gebruikt voor reverse engineering?
Afhankelijk van het onderdeel gebruiken we onze optische 3D scanners op basis van gestructureerd of laserlicht, al dan niet in combinatie met fotogrammetrie, of een van onze X-ray CT scanners. CT scanning is bijzonder geschikt voor onderdelen met complexe interne geometrieën die optisch niet bereikbaar zijn. Voor grotere objecten die niet verplaatst kunnen worden, beschikken we over verschillende mobiele scanners, van kleine handheld tot grote tracking systemen.
Welk bestandsformaat krijg ik na reverse engineering?
Je ontvangt een CAD-bestand in het formaat van jouw keuze: STEP, IGES of Parasolid (X_T / X_B). Dit zijn universele formaten die je kunt openen in vrijwel elke CAD software. Daarnaast ontvang je ook de originele scandata (STL) en een validatierapport dat de afwijkingen tussen het CAD model en de scan visualiseert.
Wat is het verschil tussen een 3D scan (STL) en een CAD model?
Een 3D scan levert een STL-bestand op: een mesh van driehoeken die de vorm van het object beschrijft. Dit is zeer nauwkeurig maar niet bewerkbaar in traditionele CAD software. Bij reverse engineering zetten we deze mesh om naar een echt CAD model met bewerkbare features zoals vlakken, cilinders, nurbs surfaces en boolean bewerkingen. Zo kun je het ontwerp aanpassen, simulaties uitvoeren of het gebruiken voor productie.
Hoe wordt het CAD model gevalideerd?
Na het aanmaken van het CAD model vergelijken we het met de originele scan. Een kleurenplot visualiseert de afwijkingen tussen beiden, zodat je in één oogopslag ziet waar eventuele verschillen zitten. Aanpassingen zijn dan nog steeds mogelijk om discrepanties te elimineren. We werken hierbij zoveel mogelijk volgens algemene design principes zoals loodrechtheid en concentriciteit.
Voor welke toepassingen wordt reverse engineering ingezet?
Veelvoorkomende toepassingen zijn het herstellen van ontbrekende CAD data van bestaande onderdelen, het redesignen of verbeteren van producten, het voorbereiden van onderdelen voor productie via CNC-bewerking, 3D printen of spuitgieten, en het digitaliseren van legacy onderdelen waarvoor geen origineel ontwerp meer beschikbaar is.
Kunnen jullie ook complexe vrije vormen reverse engineeren?
Ja. Wanneer standaard prismatische vormen (vlakken, cilinders) niet toereikend zijn, gebruiken we nurbs surfaces (vrije vorm oppervlakken) of een combinatie van beiden. Denk aan organische vormen, design-onderdelen of complexe matrijsoppervlakken. Met software zoals Geomagic Design X en QuickSurface vormen we de brug tussen 3D scanning en traditionele CAD software.
Hoe nauwkeurig is het reverse engineered CAD model?
De nauwkeurigheid hangt af van twee factoren: de nauwkeurigheid van de onderliggende scan enerzijds, en de productieafwijkingen van het onderdeel zelf anderzijds. Bij reverse engineering modelleren we het onderdeel volgens de bedoelde geometrie. Een sinkmark of deuk op een vlak wordt bijvoorbeeld weggemodelleerd naar een perfect vlak oppervlak, wat bewust een afwijking oplevert ten opzichte van de scan.
Dit soort reverse engineering keuzes zijn altijd transparant terug te vinden in het validatierapport, waar we de verschillen tussen scan en CAD model visualiseren. Met onze ISO 17025 geaccrediteerde meetapparatuur halen we scannauwkeurigheden tot 0,005 mm.
Hoe snel kan een reverse engineering project opgeleverd worden?
De doorlooptijd hangt af van de complexiteit van het onderdeel en de gewenste output. Een eenvoudig prismatisch onderdeel is sneller dan een complex vrije-vorm oppervlak. Neem contact op voor een concrete inschatting, we antwoorden altijd binnen 24 uur.
Wat kost reverse engineering?
De prijs hangt af van de complexiteit van het onderdeel, het type oppervlakken (prismatisch vs. vrije vormen), de gewenste nauwkeurigheid en het outputformaat. We maken voor elk project een offerte op maat. Vraag hier je offerte aan, je ontvangt ze binnen 24 uur.