Ingeniería inversa: transferencia de un modelo de volumen a datos de diseño

La ingeniería inversa describe el proceso de diseño inverso de una pieza o herramienta y también se conoce como reconstrucción de superficie. A diferencia del proceso de desarrollo convencional de una pieza, no son los datos de diseño los que están disponibles primero, sino que los datos se derivan de la pieza o herramienta en sí.

¿Dónde se utiliza la ingeniería inversa?

La ingeniería inversa se utiliza principalmente en el diseño y desarrollo de productos, donde los modelos ilustrativos o de diseño hechos a mano y los cambios manuales a estos modelos se transfieren a un modelo CAD, por ejemplo, en la ingeniería automotriz o la construcción de prototipos.

Otro campo de aplicación importante para la ingeniería inversa es la fabricación de herramientas y moldes, donde es posible crear datos CAD para herramientas más antiguas, por ejemplo.Además, los cambios manuales en la herramienta durante la prueba o la corrección de la herramienta se pueden retroalimentar al conjunto de datos CAD.Los estados de herramientas y piezas se pueden archivar en modelos de volumen digital para ahorrar espacio de almacenamiento físico.

En la construcción naval y aeronáutica, los datos de medición 3D forman la base para la reconstrucción de la superficie en un modelo CAD cuando se modernizan y reacondicionan turbinas.Primero, el modelo de superficie escaneado se convierte en un modelo CAD.El modelo CAD se puede utilizar para fabricar los componentes que se van a sustituir de forma precisa y rápida, por ejemplo, para álabes de turbinas.

La ingeniería inversa también se utiliza en relación con las nuevas tecnologías. Los modelos de superficie 3D digitalizados sirven como base para la impresión 3D o como entrada de datos para aplicaciones de realidad virtual, por ejemplo.

¿Cómo funciona la ingeniería inversa?

El primer paso para reconstruir los datos de la superficie en datos de diseño es utilizar un digitalizador 3D de la serie ATOS. Los digitalizadores ATOS permiten el escaneo de campo completo y sin contacto de superficies de piezas completas. Utilizando millones de puntos de medición, el software GOM calcula las coordenadas 3D creando una nube de puntos de alta resolución, la llamada malla STL.

Esta malla poligonal forma la base para crear un modelo CAD como parte de la reconstrucción de la superficie. Para convertir los datos de escaneo en curvas descritas matemáticamente (splines), superficies de forma libre (superficies NURBS), geometrías estándar (primitivas) o sólidos, los datos se pueden exportar desde el software GOM como una malla STL o una nube de puntos ASCII.

La conversión real de los datos escaneados en un modelo de superficie CAD requiere paquetes de software específicos, como Geomagic, Tebis y ZEISS REVERSE ENGINEERING. Algunos programas CAD ahora también tienen módulos para la reconstrucción de superficies.

Para garantizar que las superficies CAD realmente coincidan con los datos escaneados, estos datos de superficie recién creados se pueden volver a importar al software GOM para su validación. El software GOM se puede utilizar para calcular las desviaciones entre los nuevos datos CAD y el modelo de escaneo para un análisis de precisión y visualizarlos en forma de una representación de desviación de color.

¿Qué potencial tendrá la ingeniería inversa en el futuro?

No siempre es necesario tener los datos de diseño disponibles como modelo CAD antes de crear una pieza. Gracias a los métodos de fabricación aditiva, la ingeniería inversa también es posible sin el proceso de reconstrucción de superficies que requiere mucho trabajo. Por así decirlo, la pieza puede resultar directamente del modelo de volumen. Los datos STL generados a través del escaneo 3D se utilizan para reimprimir piezas como prototipo de forma rápida y sencilla. Este procedimiento se llama creación rápida de prototipos.

Sin embargo, los datos de escaneo también pueden servir como base para la transformación, donde los modelos CAD existentes se remodelan de acuerdo con los datos de escaneo para modificar las propiedades de la superficie o los radios, por ejemplo. Este es otro procedimiento que hoy funciona sin reconstrucción previa de la superficie gracias a los avances del software. Un campo de aplicación importante es la prueba de herramientas, donde la transformación ayuda a reducir los ciclos de corrección y a compensar el comportamiento del material, como deformaciones, contracciones y recuperación elástica.

Nuestros clientes ya han descubierto el potencial de los modelos 3D para muchas de sus aplicaciones. Utilizan modelos digitalizados para análisis comparativos y de la competencia, por ejemplo. Para ello, una parte competitiva se reproduce de acuerdo con sus datos de escaneo 3D, se verifica y se compara. Sin embargo, los datos también se utilizan para crear representaciones de realidad virtual de alta calidad. En este caso, se desmontan vehículos completos o lavadoras, por ejemplo, y se escanea cada pieza por separado. Luego, todas las piezas se vuelven a ensamblar en forma de una representación 3D realista.

La combinación de modelos 3D con un proceso de fabricación aditiva también ahorra tiempo y material en la fabricación de herramientas y construcción de máquinas y puede acelerar significativamente el proceso de fabricación.

Las posibilidades que los datos de medición 3D de alta precisión ofrecerán en el futuro para la ingeniería inversa, CAD o transformación de mallas, fabricación aditiva y aplicaciones de realidad virtual aún no se han explotado. Lo que necesitamos son ingenieros creativos, software inteligente y hardware potente para descubrir nuevos campos de aplicación.