Scansione 3D di un elicottero del soccorso aereo del Lussemburgo con Artec Leo & Ray

Dal momento in cui arriva una chiamata di aiuto al call center di emergenza nazionale 112, gli elicotteri del LAR (Luxembourg Air Rescue), i McDonnell-Douglas MD-902 Explorer, possono librarsi nel cielo e raggiungere qualsiasi posizione in tutto il paese in 10 minuti o meno. Dalla loro adozione nel 1996, la flotta di elicotteri di questa organizzazione non-profit ha effettuato più di 30.000 missioni di volo.

Oltre alle missioni umanitarie speciali, i sei elicotteri MD-902 di LAR sono utilizzati frequentemente per la risposta alle emergenze e per il trasporto di pazienti in terapia intensiva tra ospedali all'interno del Lussemburgo o della Grande Région.

Il team di volo del Luxembourg Air Rescue prepara un paziente per il trasporto medico

Un elicottero all'avanguardia con un mondo di possibilità

Oggi, l'MD-902 può essere trovato in tutto il mondo in una vasta varietà di altri ruoli tra cui ricerca e soccorso, polizia, usi militare, light utility e altri. Come tale, l'aeromobile può essere equipaggiato con diverse configurazioni e attrezzature, sia internamente, in cabina, che esternamente, sulla fusoliera.

Il ponte di volo (cabina di pilotaggio) può essere dotato di speciali suite avioniche, display tattici e dashboard. In un ruolo militare, l'MD-902 può essere modificato con mitragliatori montati sulla porta, razzi da 70 mm e un sensore FLIR sotto la sezione del muso.

Per dare prova di come la tecnologia di scansione 3D può essere utilizzata per catturare oggetti grandi, come elicotteri e aeromobili ad ala fissa, per applicazioni tra cui reverse engineering, ispezione e test di simulazione del flusso aerodinamico (CFD), Luxembourg Air Rescue ha collaborato con Artec 3D (anch'essa con sede in Lussemburgo) per scansionare un McDonnell-Douglas MD-902 Explorer. L'elicottero è stato scansionato in 3D con due dei più recenti scanner 3D professionali: Artec Leo e Artec Ray.

Scansione dell'MD-902 con Artec Ray e Artec Leo

Un giorno, due scanner 3D

Artec Leo è uno scanner 3D unico nel suo genere e facile da usare con elaborazione integrata e touchscreen posteriore che offre agli utenti la possibilità di scansionare oggetti di medie e grandi dimensioni senza la necessità di cavi, batterie o computer collegati.

Artec Leo

Con una precisione finoal decimo di millimetro, Leo eccelle nell'acquisizione dei livelli di geometria superficiale più complessi e dello spettro completo dei colori tramite la fotocamera texture dello scanner. Leo è stato usato per scansionare l'MD-902 nella sua interezza, dalla coda al muso.

L'altro scanner utilizzato per il progetto, Artec Ray, è uno scanner 3D a lungo raggio montato su treppiedi, progettato per catturare oggetti di grandi dimensioni.

Artec Ray

Con precisione metrologica, submillimetrica e una distanza di lavoro da 2 fino a 110 metri, Ray può scansionare qualsiasi cosa, un'auto, un autobus o persino un enorme yacht, per non parlare della sua capacità di catturare intere aree, come scene di incidenti stradali, scene del crimine e altro ancora.

Scansione dell'MD-902 dal basso verso l'alto

Quando è arrivato il momento di scansionare il McDonnell-Douglas MD-902 della Luxembourg Air Rescue, Artec Ray è stato utilizzato principalmente per scopi di allineamento, catturando 16 scansioni in totale, da più posizioni intorno all'elicottero, otto dal basso e otto dall'alto. Questa fase della scansione ha richiesto meno di tre ore dall'inizio alla fine.

Artec Leo cattura la fusoliera dell'MD-902

È arrivato poi il turno di Leo, che ha impiegato circa otto ore per effettuare 26 scansioni sovrapposte della fusoliera lunga 10,39 m dell'elicottero, accurate al submillimetro, catturando anche i dettaglio più minuscoli.

Scansione del lato dell'MD-902 con Artec Leo

Per permettere un allineamento più rapido e la registrazione globale delle scansioni durante la fase di elaborazione, sono state applicate ulteriori feature di texture grazie a uno spray per la scansione 3D auto-evaporante.

Le sfide lungo il percorso

Per iniziare, la scansione della parte inferiore dell'MD-902 ha posto una serie di difficoltà. Senza avere un ascensore che tenesse sollevato l'elicottero dal pavimento dell'hangar, era necessario infilarsi sotto la fusoliera ed eseguire la scansione da terra.

Scansione della parte inferiore della fusoliera dell'MD-902 con Artec Leo

Lavorando in uno spazio così ristretto, a volte era una sfida tenere Leo ad un angolo di 90 gradi, semplicemente perché la distanza di scansione dal corpo dell'elicottero era minuscola: solo 33 cm in alcuni punti.

Un'altra sfida è stata la scansione delle pale dell'elicottero. Per accedervi è stato necessario utilizzare la piattaforma di lavoro elevabile (PLE) di Luxembourg Air Rescue. Poiché le pale sono estremamente lunghe, sottili e nere, senza feature distintive che facilitino il tracciamento, è stato occasionalmente necessario applicare loro del nastro adesivo in varie sezioni.

Cattura ogni singolo dettaglio con Artec Leo

Quando si è trattato di catturare i finestrini dell'MD-902, sfortunatamente, lo spray di scansione non era consentito. La squadra è stata comunque autorizzata ad applicare lo spray e scansionare le finestre di un elicottero dimostrativo nelle vicinanze, che aveva i finestrini di una forma simile. Da lì, le scansioni di queste finestre sono state modificate per adattarsi ai telai delle finestre dell'MD-902, con un po' di lavoro.

Una volta completata la scansione, nelle due settimane successive, i dati sono stati elaborati nel software Artec Studio, dove le scansioni sono state perfezionate, allineate e riunite per formare un modello 3D preciso al submillimetro pronto per una vasta gamma di applicazioni.

Allineamento delle scansioni Artec Leo & Ray nel software Artec Studio

Scan-to-CAD semplificato

Invece che effettuare misurazioni manuali di un aeromobile come l'MD-902, un processo che richiederebbe una quantità eccessiva di tempo e sarebbe soggetto a errori da parte dell'operatore, o lavorare su vecchi progetti che potrebbero essere inaccurati o incompleti, è molto più facile e veloce utilizzare una soluzione scan-to-CAD per trasformare il modello 3D dell'aeromobile in un preciso modello CAD. Il software Artec Studio offre una serie completa di strumenti progettati per contribuire a rendere questo processo il più semplice possibile.

Che si tratti di un MD-902, di un Learjet o di qualcosa di più grande o più piccolo, le scansioni 3D realizzate con Leo o Ray possono essere esportate in una grande varietà di sistemi CAD, dove verranno utilizzate come riferimenti affidabili per disegnare ed estrudere un modello CAD accurato.

Vista dall'alto verso il basso del modello 3D MD-902, dalle scansioni Artec Leo & Ray

Quindi, quando si tratta di progettare un nuovo interno (considerando le scansioni della cabina di pilotaggio e dei passeggeri) o una configurazione esterna per un aeromobile, il modello CAD risultante indicherà esattamente dove si trova ogni punto di montaggio, foro di bullone o rivetto, nonché quanto spazio è disponibile per installare i componenti e degli elementi di design previsti.

Reverse engineering di parti legacy o difficili da trovare

Per qualsiasi organizzazione o società che deve tenere in volo una flotta di aeromobili vecchi di decenni sorgerà prima o poi la necessità di ottenere parti e componenti di importanza critica che possono avere un tempo di consegna di settimane o mesi o non essere affatto disponibili.

In tali casi il reverse engineering può fornire qualsiasi parte di ricambio, con l'aiuto del CAD e della scansione 3D. Ad esempio, si possono ottenere le scansioni con lo scanner Artec Leo o Artec Space Spider, per poi produrre i componenti su richiesta utilizzando la stampa 3D, la colata, la fresatura CNC o un'altra tecnologia.

Vista laterale del gruppo rotore del modello 3D MD-902

Inoltre, i modelli CAD realizzati con queste scansioni 3D possono essere utilizzati in sinergia con FEA (analisi degli elementi finiti) per progettare e produrre parti aerospaziali ottimizzate non disponibili in commercio.

Sia per il retrofitting che per il futuro, la scansione 3D per il reverse engineering è una soluzione praticabile e comprovata per le esigenze aerospaziali grandi e piccole. Le tecnologie diventano sempre più avanzate ogni anno che passa, ed è ora possibile creare parti più leggere, più forti, più accessibili e, un giorno, fusoliere e intere ali.

Ispezione 3D del velivolo

Quando velivoli di qualsiasi tipo, dagli aerei leggeri agli elicotteri, o persino gli aerei delle compagnie commerciali, devono compiere centinaia di voli ogni anno, sono destinati a subire alcuni danni esterni. Ciò può essere dovuto a forti tempeste di grandine, atterraggi difficili, impatti di uccelli e altre collisioni.

Misurare e quantificare questi danni in modo rapido e accurato è fondamentale, non solo per fini assicurativi, ma anche per comprendere la portata dei lavori di riparazione e ottenere il minor tempo di fermo possibile.

Vista ravvicinata del gruppo coda NOTAR del modello 3D MD-902

Scannerizzando in 3D un elicottero o un altro velivolo, come è stato fatto con l'MD-902, è facile utilizzare le successive scansioni 3D come modello di base per eseguire un'ispezioni di superficie in Artec Studio, utilizzando la funzione di mappatura della distanza di superficie del software.

Eventuali danneggiamenti o cambiamenti della geometria esterna, anche quelli ben al di sotto di un millimetro, saranno immediatamente visibili utilizzando una mappa di calore di facile lettura. Le scansioni possono anche essere esportate in Geomagic Control X per ulteriori ispezione di maggiore entità.

Scansione per analisi aerodinamiche CFD

Testare e comprendere l'aerodinamica di un aeromobile è il primo passo verso l'ottimizzazione per migliorarne l'efficienza del carburante e le prestazioni di volo. Oggi più che mai, i test CFD (fluidodinamica computazionale) sono alla portata non solo dei produttori del settore aerospaziale, ma anche dei proprietari privati e aziendali.

Quello che prima era un processo costoso e complicato ora è facile da implementare e da eseguire su richiesta. Per iniziare basta un modello 3D accurato o il modello CAD dell'elicottero o di un altro velivolo, come il modello 3D dell'MD-902 creato dalle scansioni Artec Leo, come spiegato in precedenza.

Quindi è possibile simulare e studiare le prestazioni aerodinamiche di qualsiasi velivolo insieme a numerose variabili di progettazione e configurazioni della fusoliera in una vasta gamma di condizioni atmosferiche.

Per i progettisti aerospaziali, tra gli altri, i vantaggi sono molti. I modelli di prototipi virtuali con nuove configurazioni possono essere realizzati in pochi giorni anziché nelle settimane o nei mesi richiesti dai metodi tradizionali.

E poi, durante la fase di test di volo del prototipo, utilizzando uno scanner Artec Leo o Artec Ray, a seconda delle dimensioni del velivolo, possono essere eseguite ispezioni 3D per rivelare la fatica del metallo, i danni da impatto o altre modifiche strutturali che hanno avuto luogo.

In breve

Sebbene sia necessaria una giornata di scansione e molti giorni per elaborare enormi quantità di dati di scansione e ottenere un modello 3D, questo piccolo investimento iniziale di tempo ed energia può tradursi in una moltitudine di vantaggi durante il ciclo vitale di un elicottero o di altri aeromobili, sia per una singola unità che per un'intera flotta.

Nel mondo di oggi, ottenere risultati di maggiore tolleranza più velocemente, più facilmente e a costi inferiori dovrebbe essere la priorità di ognuno. Nel settore aerospaziale e in molte altre sfere con alti standard di sicurezza, la scansione 3D con scanner e software 3D professionali, come Artec Leo e Ray, ti dà il potere di raggiungere questo obiettivo.