3d печать Инвент

3d печать, быстрое прототипирование, макетирование, изделия из пластмассы.

Возможности 3D сканирования

Напомним Вам, что основной раздел нашего сайта посвященный 3D-сканированию размещен здесь, принципы работы 3D сканера подробно описаны по этой ссылке, решение задачи контроля геометрии изделий и сравнения их с эталоном  описано тут, а в данной статье мы постараемся на практических примерах максимально показать возможности 3D сканирования и сферы его применения.

3D сканер в процессе реинжиниринга.

Начнем с небольшого примера реинжиниринга, проведенного нашими специалистами с целью демонстрации возможностей современной техники и технологий, которыми обладает компания «Инвент». В качестве объекта изменения был выбран простой степлер. Целью изменений стала коррекция внешнего вида верхней крышки степлера и нанесения на нее названия компании и логотипа. 

Реинжиниринг - шаг 1: сканирование исходного изделия
Демонстрационный пример реинжиниринга, подготовленный нашими специалистами. Задача: взять исходное изделие, например, степлер, и заменить верхнюю крышку, нанеся на нее логотип и название компании "Инвент". Итак, шаг первый -  сканирование исходного изделия (подробности см. в тексте).

Все основные операции первого этапа, где были использованы возможности высокоточного сканера smartSCAN-HE производства Breuckmann, продемонстрированы  на предыдущем рисунке. Вначале степлер был разобран на составляющие элементы. Поскольку нас прежде всего интересовала верхняя крышка, то все дальнейшие манипуляции проводились именно с ней. На фото выше показан степлер, размещенный на измерительном столе 3D сканера. Ниже показана снятая черная крышка. Далее эта же крышка стала белой. Почему, спросите Вы? Дело в том, что оптический сканер плохо работает с черными или блестящими объектами, как говорится «ночью все кошки черны» или перефразируя эту поговорку – «на черном предмете все полосы черны».

Именно поэтому наши специалисты покрыли черную крышку степлера специальным проявителем, это такой мелкодисперсионный порошок, распыляемый по принципу спрея. В дальнейшем этот порошок легко смывается водой.

На следующем рисунке в верхней его части показано окно программы в процессе сканирования данной крышки. Хорошо видны полосы, имевшиеся на оригинальной крышке степлера. На этом же рисунке, но в нижней его части показана 3D модель уже видоизмененный крышки, с удаленными полосами и нанесенными логотипом и названием нашей компании. Эти изменения были сделаны в одной из популярных CAD программ. Как Вы понимаете в принципе можно было сделать с этой моделью крышки все, что угодно.

Шаг 2: обработка результатов 3D сканирования и моделирование прототипа
Шаг 2. В результате сканирования с помощью ПО, входящего в состав сканера, мы получаем исходную 3D модель крышки. Далее с помощью CAD-программ мы меняем поверхность крышки, убирая полосы и нанося логотип нашей компании "Invent Prototyping".

Далее вступают в действие другие технологии, которыми обладает наша компания. По полученной модели (рис. выше) с помощью 3D принтера  ProJet 3510 HD  был отпечатан прототип нового варианта крышки из прозрачного фотополимера.

Данный фотополимер обладает многими свойствами пластмасс и для большинства приложений вполне подошел бы и такой отпечатанный вариант. Но мы хотели показать всю возможную технологическую цепочку, поэтому приняли во внимание, что в будущем захотим организовать мелкосерийно производство таких изделий. В этом случае выгоднее и быстрее создать форму из силикона и отливать финальные изделия из пластмассы уже в ней.

Для отливки формы напечатанный прозрачный прототип был покрыт специальной черной краской (см. рисунок ниже – среднее изображение). При покрытии такой краской минимизируются все мельчайшие дефекты и неровности, которые могли быть в отпечатанном прототипе.

Ну и последний шаг – литье мелкосерийных изделий. Полученная крышка также приведена на следующем рисунке (см. нижнее изображение).

Шаг 3: 3D печать прототипа, создание силиконовой формы, литье пластмасс
Шаг 3: На основе полученной ранее компьютерной (математической) модели мы изготавливаем прототип крышки с помощью 3D принтера ProJet 3510 HD (подробнее ...) используя прозрачный фотополимер. Для устранения мельчайших шероховатостей на прототипе мы покрываем его черной краской. Далее с его помощью мы создаем форму из силикона (подробнее ...) и отливаем небольшую серию полностью функциональных изделий из пластмассы.

В силу важности данной темы и высокого интереса к ней со стороны клиентов, мы планируем сделать отдельную статью, посвященную подробному описанию данной технологической цепочки.

Демонстрация процесса сканирования в нескольких плоскостях.

Напомним, что подробное описание принципа работы 3D сканера приведено здесь …, там же Вы сможете увидеть подборку фото в процессе сканирования. Тем не менее, в силу интереса к этому процессу у наших пользователей мы посчитали полезным привести еще один цикл фотографий процесса сканирования, тем более, что здесь будет показана платформа (стол) с двумя степенями свободы, что иногда существенно упрощает автоматизированный процесс сканирования.

Итак, на следующих фото показан процесс сканирования передней панели мобильного телефона. 

Показ сути процесса сканирования корпуса телефона
Покажем детальнее в чем состоит процесс оптического трехмерного сканирования на примере снятия параметров передней панели корпуса мобильного телефона. 

На следующей подборке фото показан процесс 3д съемки в динамике.

На кадрах с 1 по 5 на следующем рисунке происходит чередование черных и белых полос различной ширины с проведением серии сдвигов в направлении, перпендикулярным полосам. Разумеется каждая обновленная картинка фиксируется обеими фотокамерами, входящими в состав сканера. На фото 6 произошел поворот стола в горизонтальной плоскости на небольшой угол. В этом положении будут вновь повторены шаги, отображенные на первых пяти кадрах. Данная последовательность повторяется пока стол не совершит круг в 360 градусов вокруг вертикальной оси.

На двух последних кадрах (7 и 8, они не пронумерованы) произошел поворот стола в другой плоскости и теперь стол с объектом будут проворачиваться в новом ракурсе, что собственно и показано на двух последних кадрах рисунка.

Напомним, что привод стола управляется самим сканером, поэтому четко работает следующая логика: «проворот стола, перемещение шаблона перед лампой, засветка объекта, фотографирование, смещение шаблона, засветка, фотографирование …».

Пошаговое описание процесса сканирования телефона
Пошаговое показ процесса сканирования телефона. Обратите внимание, что приведенный на фото стол имеет несколько степеней свободы, поэтому на двух последних фрагментах плато стола отклонено от горизонтали.

Стоматология, производство игрушек и многие сферы применения 3д сканера.

В заключение обзора покажем еще несколько сфер применения высокоточного сканирования и последующего создания прототипов, либо требуемых объектов.

Сканер, впрочем, как и 3D принтер очень часто используется при производстве зубных протезов. Такая технология не только сокращает время работы мастера, не только в разы уменьшает ручной труд, но самое главное – позволяет сравнительно недорого создавать практически «идеальные» зубные протезы, которые без негативных побочных составляющих прекрасно вписываются в ротовую полость пациента. Пример сканирования слепка будущего протеза, обработки его в программе и финальную 3д модель протеза можно увидеть на следующем рисунке.

Три этапа получения 3D модели зубного протеза с помощью сканирования
Еще один практический пример использования возможностей сканирования. На рисунке показаны три этапа получения 3D модели зубного протеза с помощью 3д сканера.

Создание сувениров, подарков и игрушек – вот безбрежное поле деятельности для использования возможностей 3D сканера. Отсканировать можно практически все, от золотого украшения до автомобиля и даже человека в полный рост. Таким образом, можно легко создать точную уменьшенную или увеличенную модель практически любого предмета или существа.

Как это выглядит на практике можно увидеть на примере сканирования фигурки мудреца Йода из всем известной саги о звездных войнах.

На первом фото происходит сканирование имеющейся фигурки учителя Джедаев.

Сканирование фигурки Йода - учителя Джедаев
Любителям "Звездных войн" посвящается :)
Процесс сканирование фигурки Йода - знаменитого учителя всех Джедаев.

На следующем фото приведен слепок из окна программы сканирования, на котором видно, как шаг за шагом проявляется облик героя Звездных войн.

В процессе сканирования фрагмент за фрагментом вырисовывается модель фигурки.
В процессе сканирования фрагмент за фрагментом вырисовывается на экране компьютера модель фигурки.

А последний скан с экрана показывает полностью готовую 3D модель фигурки в различных вариантах отображения.

Модель Йоды полностью готова
Компьютерная 3D модель мудреца  Йода полностью готова. Теперь Вы можете ее, например, видоизменить и вновь распечатать на 3д принтере.

Далее с помощью наиболее удобной для Вас программ проектирования (CAD), Вы можете отредактировать 3д модель, увеличить или уменьшить ее, добавить новые элементы, изменить позу героя и т.д.

Результат этой работы можно использовать в полиграфии, изготовлении сувениров и т.д. Как это можно сделать рассказано в самом начале этой статьи на примере реинжиниринга обычного степлера.

Разумеется, если в штате Вашей компании нет проектировщиков, Вы без труда можете заказать весь объем работы у наших специалистов, ведь это наша работа и делаем мы ее – на отлично!

Рекомендуем прочитать:
- О 3D моделировании в инженерной сфере, здесь также находит применение 3D сканирование, подробнее...
-
Литье пластмасс в силикон - особенности технологии, подробнее ...