Inżynieria wsteczna znajduje coraz częstsze zastosowanie w sektorze przemysłowym i odwraca o 180 stopni klasyczne procesy projektowania. Technologia ta pozwala udoskonalać już istniejące obiekty, uzupełniać je o dodatkowe elementy lub też tworzyć nowe, innowacyjne produkty o ściśle określonych parametrach.
Co to jest inżynieria wsteczna i w jakich sytuacjach jest to optymalne rozwiązanie?
Inżynieria odwrotna to proces pozwalający na odtworzenie za pomocą skanera i odpowiedniego oprogramowania fizycznie istniejącego obiektu w cyfrowej przestrzeni tak, aby umożliwić produkcję jego wiernych kopii, udoskonalonych wersji lub zupełnie nowego, powiązanego z nim produktu. Stanowi to odwrócenie tradycyjnego projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), w którym najpierw powstaje model 3D, który następnie jest przekazywany do produkcji.
W tradycyjnych metodach CAD najpierw tworzymy komputerowy model obiektu, nakładając wymiary i funkcje na modele 3D, a następnie przekształcamy go w obiekt materialny. W inżynierii odwrotnej kolejność etapów procesu jest inna. W procesach inżynierii odwrotnej to obiekt materialny jest skanowany i przekształcany w model 3D, a dokumentacja odtwarzana jest innymi metodami – mówi Géraldine Chabirand, inżynier projektant w ID Lab specjalizująca się w technice inżynierii odwrotnej.
Technologia ta jest dziś jest stosowana w wielu przypadkach. Dzięki niej możliwe jest m.in. odtworzenie obiektów, które nie mają dokumentacji technicznej, jak np. części do zabytkowych samochodów czy maszyn. To doskonałe rozwiązanie także wtedy, gdy potrzebne jest udoskonalenie już istniejącego produktu lub kontrola jego jakości. Technologia ta ma jednak o wiele więcej zastosowań.
Zobacz także: Oprogramowanie CAE w technologii wtrysku
Cele inżynierii odwrotnej
Jeszcze w czasach zimnej wojny inżynieria odwrotna budziła negatywne skojarzenia, jako proces pozwalający państwom komunistycznym na kopiowanie pochodzących z Zachodu produktów i urządzeń. Dziś służy głównie udoskonalaniu, naprawie czy kontroli jakości wyrobów w procesach produkcyjnych. Dzięki inżynierii odwrotnej można nie tylko zeskanować dane urządzenie i na bazie jego modelu 3D odtworzyć brakujący element, lecz także całą dokumentację techniczną. Co ważne, projektowanie może się odbywać także w cyfrowo odtworzonym otoczeniu, w którym dany obiekt jest użytkowany, z uwzględnieniem różnych czynników, które na niego wpływają, także w miarę upływu czasu. Dzięki temu możliwe jest jego dostosowanie lub wprowadzanie innowacji.
Etapy procesu inżynierii wstecznej
Pierwszy etapem jest akwizycja, czyli skanowanie obiektu i analiza pozyskanych w ten sposób danych. Są one następnie poddawane obróbce za pomocą odpowiedniego oprogramowania jak, np. CAD, w wyniku czego powstaje gotowy do kolejnych działań model 3D. W kolejnym kroku jest on poddawany weryfikacji w celu sprawdzenia, jak wiernie oddaje oryginał i w razie potrzeby – optymalizacji lub modernizacji. Na koniec model jest przekazywany do oprogramowania CAM (Computer-Aided Manufacturing) w celu wdrożenia procesu produkcyjnego.
Zobacz także:
Rewolucja w technologii 3D w branży motoryzacyjnej
Korzyści wynikające z zastosowania inżynierii wstecznej
Inżynieria odwrotna pozwala nie tylko uzyskać udoskonalone produkty, ale też dzięki precyzyjnemu obrazowaniu rzeczywistych obiektów – łatwo i szybko tworzyć pasujące do nich komponenty i detale. Dzięki temu można uniknąć kosztownych błędów i wyeliminować niedoskonałości ręcznego modelowania. Technologia ta pozwala błyskawicznie tworzyć wiele wariantów jednego produktu i udoskonalać go bez ponoszenia dodatkowych nakładów. Wszystko to sprowadza się do skrócenia czasu i kosztów produkcji nowych produktów, co nie byłoby możliwe przy wykorzystaniu tradycyjnych metod. Co więcej, skanowanie 3D i cyfrowe modelowanie otwierają zupełnie nowe horyzonty innowacji.
Jak inżyniera odwrotna jest wykorzystywana w praktyce?
Przykłady praktycznych zastosowań inżynierii wstecznej można dostrzec w wielu dziedzinach produkcji przemysłowej. Stała się dziś już tak powszechna, że wywiera wpływ nie tylko na projektowanie produktów, lecz także opakowań i pojemników na wymiar. W naszym ID Lab na co dzień zajmujemy się projektowaniem numerycznym opakowań transportowych dla wielu branż, takich jak np. automotive, FMCG, meblarska, elektroniczna i wiele innych.
Zastosowanie inżynierii odwrotnej w ID Lab – inżynieria wsteczna 3D
W ID Lab, Centrum Badawczo-Rozwojowym Knauf Industries, istnieje dedykowana jednostka odpowiedzialna za świadczenie usług inżynierii odwrotnej na rzecz firm produkcyjnych.
Celem takich działań może być np. modernizacja części i urządzeń oraz wiele innych. W niektórych przypadkach nasi klienci dostarczają nam część fizyczną i od nas zależy zaprojektowanie optymalnego opakowania dla zestawu części. W laboratorium nasi klienci z branży motoryzacyjnej regularnie stawiają nam takie wyzwania i już teraz specjalizujemy się w projektowaniu niestandardowych opakowań rotacyjnych do wszelkiego rodzaju komponentów samochodowych. Dlatego dzięki stosowanej metodzie inżynierii odwrotnej jesteśmy w stanie rozwiązać problemy wielu naszych klientów i robimy to z sukcesem w wielu sytuacjach.
Zastosowanie inżynierii wstecznej w branży automotive
Dzięki precyzyjnym metodom pomiarowym można zaprojektować i wyprodukować opakowanie na każdego rodzaju część automotive z EPS lub polipropylenu spienionego, nawet o bardzo skomplikowanych kształtach. Odpowiednie zabezpieczenie produktu do transportu jest kluczowe, np. zwłaszcza w przypadku wrażliwej elektroniki. Dzięki inżynierii odwrotnej można stworzyć opakowanie idealnie dopasowane do fizycznie istniejącej części.
– W niektórych projektach z różnych powodów klienci nie mogli dostarczyć plików 3D w celu stworzenia opakowania. Jednak mając części fizyczne, można wykonać odwrotne projektowanie, aby dostarczyć plik 3D, a następnie mogę stworzyć odpowiednie opakowanie dostosowane do wymagań klienta – mówi Géraldine Chabirand.
Zobacz także: Rewolucja w technologii 3D w branży motoryzacyjnej
Zastosowanie inżynierii wstecznej w branży drukarskiej
Jednym z wyzwań, z jakim spotkali się inżynierowie Knauf Industries, było zaprojektowanie kształtek ochronnych do kartridżów drukarek na podstawie dostarczonej przez klienta części.
Celem było stworzenie opakowania ochronnego z EPS na kartridż pakowany w karton. Klient nie mógł dostarczyć plików 3D potrzebnych do projektowania opakowania, ale przyniósł nam fizyczną część. Na jej podstawie dokonałam odwróconego projektowania, aby uzyskać plik 3D, a następnie mogłam stworzyć kształtki ochronne wkładane po obydwu stronach kartonu.
W efekcie udało się skrócić czas wdrożenia produktu na rynek dzięki usłudze DFM (Design for Manufacturing), stworzyć innowacyjny produkt i zmniejszyć pracochłonność całego procesu.
Najnowocześniejsze urządzenia pomiarowe – kluczowe dla procesu inżynierii wstecznej
Świadczenie usług inżynierii odwrotnej wymaga zaawansowanego sprzętu do skanowania 3D, który zapewnia wysoką precyzję pomiaru. W Knauf Industries ID Lab nasi inżynierowie zajmujący się przetwórstwem tworzyw sztucznych mają szeroki dostęp do najwyższej klasy urządzeń, które pozwalają przekształcić fizyczne obiekty o nawet bardzo złożonych kształtach w modele 3D. Mogą one następnie posłużyć jako podstawa do projektowania dopasowanego w każdym detalu opakowania rotacyjnego.
Dzięki naszemu doświadczeniu inżynieryjnemu cały proces przebiega bezproblemowo, a jego efektem są profesjonalnie zaprojektowanie i w 100% przemyślane, spersonalizowane opakowania dla naszych klientów.