Skanowanie 3D w motoryzacji

Skanowanie 3D w obecnych czasach przyspiesza proces modelowania, rekonstruowania, wytwarzania. Digitalizacja jest w tej chwili podstawą odtwarzania istniejących już części. Przenosząc rzeczywisty obiekt do postaci cyfrowej można go modyfikować, analizować i optymalizować, co jest bardzo ważne zwłaszcza w motoryzacji. Geometria karoserii wpływająca na dynamikę samochodu, kształt wnętrza samochodu wpływający na komfort pasażerów ich ergonomię jazdy - szczególnie ważny pod tym względem jest kierowca. Skanowanie 3D w motoryzacji ma szerokie zastosowanie, każda część związana z pojazdem może zostać zeskanowana, nie ważne czy będzie to śruba, uszczelka, część karoserii, siedzenie czy inna. Skanery 3D w przemyśle motoryzacyjnym wykorzystywane są na hali w celu sprawdzania jakości wykonanych elementów. Detale, które nie spełniają określonych wymagań mogą być oznaką rozkalibrowania się sprzętu wykonawczego, w dużych koncernach produkujących setki tysięcy elementów każda najmniejsza awaria generuje poważne koszty. Każdy zeskanowany model (uzyskaną chmurę punktów) należy opracować w odpowiednim programie. Digitalizacja obiektów wiąże się z innymi dziedzinami np. drukiem 3D wykorzystywanym do wytwarzania detali, inżynierii odwrotnej. Proces skanowania wykorzystywany jest również do diagnostyki wypadków, uszkodzeń czy awarii – wyniki analiz przedstawiane są jako trójwymiarowy obraz.

Analiza procesów jakie zachodzą w silniku, zmian strukturalnych możliwa jest dzięki stosowaniu skanerów 3D. Wymaga to przetworzenia obiektu rzeczywistego do postaci cyfrowej aby następnie przeprowadzać symulacje, dokonywać analiz strukturalnych. Zastosowanie skanerów 3D ma wiele zalet m.in.: przyspiesza proces pomiarowy, wyniki skanowania są wysokiej rozdzielczości i zgodne w stu procentach z rzeczywistym obiektem, możliwe jest porównanie danych obiektu z danymi CAD bądź innymi podobnymi przedmiotami. Wykorzystanie skanerów 3D umożliwia pomiary detali, których badania mogłyby być niemożliwe, podczas stosowania metod konwencjonalnych. Metoda jest bezinwazyjna co jest dużą zaletą podczas badania drogich oraz trudnodostępnych elementów. Takimi szczegółami mogą być tłoki w silniku, wirniki w turbosprężarce, optymalizacja kształtu karoserii w samochodach sportowych, pomiar ram i podwozi urządzeń.

Skanery 3D wykorzystuje się w motoryzacji do testowania jakości części. Mając wirtualny model można sprawdzić czy nie zachodzą w nim kolizje. Wykorzystując odpowiednie oprogramowanie możliwe jest również tworzenie dokumentacji technicznej obiektu. Dostępne udogodnienia pozwalają już na etapie projektowania zapobiec błędom projektowym i wykluczyć ewentualne problemy montażowe, które spowolniłyby proces realizacji oraz zwiększyć koszty przedsięwzięcia. Programy stosowane do opracowywania chmury punktów czy budowy modeli posiadają opcje wykrywania kolizji. Program SolidWorks pozwala na dynamiczne weryfikowanie przenikania w złożeniach na każdym etapie projektowania między elementami ruchomymi oraz wykrywanie kolizji między elementami, które są ze sobą związane na stałe. Możemy wykrywać kolizje między konkretnymi elementami, a także między wszystkimi częściami wchodzącymi w skład zespołu. Aby w programie SolidWorks sprawdzić czy konkretne elementy nie zachodzą na siebie należy w pasku narzędzi kliknąć Przenieś komponent, następnie w PropertyManager – Opcje wybrać Wykrywanie kolizji, kolejno w Sprawdź pomiędzy wybieramy Wszystkie komponenty lub Te komponenty w zależności od tego co chcemy sprawdzić. Kiedy sprawdzamy elementy, które się poruszają mamy możliwość włączenia opcji Zatrzymaj przy kolizji, istnieje opcja włączenia podświetlania ścian kolidujących ze sobą Podświetl ściany. To tylko część opcji jakie udostępnia właściciel oprogramowania.

Innym znanym programem w środowisku inżynierskim jest Catia. Włączanie opcji wykrywania kolizji w Catii V5 zaczynamy od kliknięcia opcji Clash w zakładce Analyse, pojawi się okno dialogowe Check Clash (należy zachować domyślne ustawienia), po kliknięciu Apply okno dialogowe rozwinie się, pojawi się List by conflict, lista problemów wszystkich typów (domyślnie), należy w jednym z rozwijanych menu (Filter list) filtr na wyszukiwanie kolizji (Clash).

Kolejnym programem, często wykorzystywanym jest Inventor, jest on programem Autodesku dostępnym nieodpłatnie dla studentów i uczniów, nauczycieli i instytucji akademickich. Dużym uproszczeniem dla użytkownika jest tutaj możliwość zaznaczenia check boxa Collision Detection podczas uruchamiania symulacji. Program, kiedy wykryje kolizje, zakomunikuje to, w postaci okna informacyjnego Collision Detected, części te zostają również podświetlone w oknie operacyjnym.

Program Creo również posiada taka opcję. Jedyne co należy zrobić to w zakładce File ->Prepare ->Model Properties ->Assembly ->Collision Detection ->Change (możemy wybrać Global lub Partial collision detection oraz włączyć opcje alarmu dźwiękowego). To tylko kilka przykładów programów i wykrywania kolizji, znając metody postepowania z jednego oprogramowania w łatwy i intuicyjny sposób można operować w innych.

Metoda digitalizacji obiektów jest również doskonałym rozwiązaniem dla fanów pojazdów zabytkowych, których części zamienne są bardzo ciężkie do zdobycia lub niemożliwe. Często ich produkcja została zatrzymana i pozyskanie detali hamuje kolejne etapy renowacyjne. Z pomocą przychodzi inżynieria odwrotna. Skanowanie elementów uszkodzonych, wirtualna „naprawa” oraz ich druk mogą być często jedynym ratunkiem. Połączenie możliwości jakie dają skanery oraz drukarki 3D daje korzyści, które wcześniej były nieodstępne na użytkowników. Druk z proszków metali umożliwia powstawanie elementów, które są już niedostępne na rynku, jest to droga metoda, jednak zanim zostanie wytworzony finalny produkt istnieje możliwość wydruku prototypu z tworzyw sztucznych, na przykład ABSu.

Żródła:

https://www.magazynprzemyslowy.pl/produkcja/Czujne-oko-skanera,11534,1 [dostęp na dzień: 11.05.2019]

http://help.solidworks.com/2017/polish/SolidWorks/sldworks/t_Collision_Detection_SWassy.htm\ [dostęp na dzień: 11.05.2019]

Karczewski M., Koliński K., Walentynowicz J., Wykorzystanie skanera 3D do analizy uszkodzeń silników spalinowych, Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej Rok LII Nr 1 (184) 2011, s. 60-61

autorem tekstu jest Monika Reszka