通过逆向工程增强增材制造

逆向工程是增材制造的强大工具，两者的结合可以大大增强产品设计并缩短产品开发周期。无论您是需要制造没有数字模型的旧零件还是需要更换的备件，逆向工程都可以带来许多好处。航空航天、汽车和医疗等一系列行业已经在利用逆向工程和 AM 的优势，节省了大量时间和成本。

什么是逆向工程？

通常，从头开始设计对象时，设计工程师会绘制详细说明应如何构建对象的图纸。相比之下，逆向工程涉及相反的方法：设计师工程师从最终产品开始，通过设计过程向后工作以获取原始设计信息。理论上，任何物体都可以进行逆向工程，无论是机械零件、消费品，甚至是古老的人工制品。

逆向工程如何工作？

要开始逆向工程过程，您通常会先测量对象的大小和形状。这可以手动完成，但特别是对于工业应用，3D 扫描的使用越来越普遍。然后将与对象设计规格相关的数据转换为数字 CAD 文件。此时，数字模型可以转换为 STL，针对 3D 打印进行优化。

为什么要使用逆向工程？

逆向工程是一种有用的制造技术有几个原因。例如，您是一家需要生产备件但缺乏 CAD 数据的汽车供应商吗？逆向工程可用于获得所需的规格，从而可以使用 3D 打印复制稀有备件。

此外，当您需要改进现有对象但没有其数字模型时，逆向工程很有用。在这种情况下，逆向工程允许您扫描对象并进行过程中的设计更改，从而节省大量时间。

3D 扫描：3D 打印的天然伴侣

手动测量对象以对其进行逆向工程的传统过程可能非常耗时，因为在将其复制到 CAD 程序之前，它需要各种设备（例如卡尺或滑规）来测量和绘制组件的形状和尺寸.幸运的是，我们已经看到逆向工程技术取得了令人瞩目的进步，可以提供更快、更准确的解决方案：3D 扫描。

由于对象的数字表示是 3D 打印的支柱，因此当需要对旧零件进行逆向工程替换或零件没有现有 CAD 模型时，3D 扫描提供了一种有效的数字解决方案。将 3D 打印和 3D 扫描方法相结合，对于需要高精度和更短产品开发时间的工程应用具有显着优势。

3D 扫描仪是用于 3D 测量的设备，可以快速准确地捕获物理对象的数据以创建“点云”，然后将其渲染为数字 3D 表示。

3 种 3D 扫描技术

成功 3D 扫描的关键是以足够的准确度测量您的对象，以便捕获充分复制所需的细节。为了实现这一点，有一些 3D 扫描选项可以帮助创建几乎可以立即用于 3D 打印的 3D 模型。

1.摄影测量

摄影测量的方法是基于照片，从物体周围的不同角度拍摄，然后在特殊软件的帮助下“缝合”在一起，以数字方式复制物理物体。然而，摄影测量需要工作室设置，因为该技术涉及复杂的相机系统，可能难以设置且不易携带。此外，使用摄影测量制作的数字 3D 模型在精度和细节水平方面通常无法与基于光的 3D 扫描竞争。

2.基于光的 3D 扫描

有两种常见类型的 3D 扫描仪，属于基于光的 3D 扫描类别：结构光 和激光扫描 .这些扫描仪有多种尺寸可供选择，有手持式和固定式两种。

• 结构光 3D 扫描仪将平行条纹的光图案投射到物体表面。然后扫描仪上的相机捕捉到这个投影，随后被转换成数字复制品。结构光 3D 扫描仪能够提供高水平的细节，但通常用于小物体。

• 相比之下，激光扫描的工作原理是将激光束投射到物体表面，然后物体表面反射回来。扫描仪上的相机然后捕获反射角度并将其转换为对象的坐标，用于生成 3D 模型。这种方法可以扫描自由形状的物体和复杂的细节，使激光扫描成为最准确的 3D 扫描形式之一。

宝马集团是目前使用蓝光 3D 扫描仪和摄影测量法进行逆向工程，然后为其客户增材制造备件的制造商之一。

3. CT扫描

计算机断层扫描 (CT) 扫描是另一种可应用于逆向工程的增材制造的扫描方法。 CT 扫描涉及通过对象的多个 X 射线投影，创建图像，然后组合形成数字 3D 模型。 CT 扫描的独特之处在于它不仅提供外部结构数据，还提供内部结构数据。由于能够预测和建立 3D 打印组件的结构完整性、残余应力和其他参数以保持其性能变得越来越重要，因此这种能力对于建立零件的结构规格非常重要。 CT 扫描在医学应用中尤其占据一席之地——例如，CT 扫描可用于制作人体器官的 3D 打印模型，帮助外科医生为复杂的手术做好准备。

逆向工程和增材制造：用例

3D 扫描等技术有助于将逆向工程集成到增材制造工作流程中，为各行各业的制造商提供应对特定工程挑战的实用解决方案。

这方面的一个例子是生产航空航天过时零件的 3D 打印原型。 Roc-Aire 是航空航天零件的合同制造商，在 3D 打印之前扫描旧飞机零件，以进行适合检查和设计和功能评估。这样的解决方案不仅有助于加快项目开发，而且还能带来更有效的最终结果。

在医疗领域，逆向工程和增材制造的整合对于解决复杂的医疗案例至关重要。例如，早在 2016 年，皇家病童医院就使用 3D 扫描和 3D 打印进行耳部重建手术。在结构光 3D 扫描仪的帮助下，医生扫描未受影响的耳朵并 3D 打印聚合物原型，用作重建模板。

另一个例子是在汽车行业，逆向工程与 SLS 技术一起被用来为赛车创造一个空间优化的进气口。在这种情况下，逆向工程和 SLS 的使用在减少实现项目所需的时间方面产生了巨大的不同。