Flusso di lavoro sketch-to-CAD ridotto da settimane a ore con la scansione Artec 3D

Alex Mlsna di Kimball International scansiona con Artec Leo. Immagine per gentile concessione di Kimball International

È una domanda familiare per gli ingegneri di tutti i settori, ma rimane molto importante: come eseguire il reverse engineering quando non si dispone dei dati di progettazione CAD originali?

Questo è un problema particolarmente attuale quando si tratta di parti fuori produzione, alcune delle quali precedenti alla modellazione 3D, il che significa che sono state disegnate su carta e tendono a rovinarsi o addirittura ad andare perse. Con la globalizzazione che continua a rendere il mondo un posto più piccolo, i produttori spesso esternalizzano la produzione di molte parti, rendendo una veloce condivisione dei design una necessità.

Per Kimball International, un produttore di mobili per uffici, ospedali, scuole e alberghi, queste sfide si sono recentemente fatte vive, minacciando di ritardare il lancio di un prodotto.

Durante la progettazione di una poltrona reclinabile per ospedali, l'azienda ha scoperto che era necessario adattare le parti attorno a un gruppo leva reclinabile in acciaio creato da un’azienda esterna. Ciò significava che il team aveva bisogno di accedere ai file di progettazione del meccanismo. Il fornitore era disposto a condividerli, ma lo ha fatto sotto forma di PDF, non i dati di progettazione 3D richiesti per l'iterazione ad alta velocità.

Digitalizzare accuratamente un meccanismo in modo da non ritardare il lancio del prodotto richiede precisione, velocità e flessibilità di alto livello. Dato che il dispositivo da loro utilizzato non era all'altezza della situazione, il team si è rivolto ad Artec Leo e Artec Space Spider e ha ottenuto rapidamente un ritorno sull'investimento.

Ridurre i tempi di consegna con Leo

Quando Kimball International ha fatto la sua prima incursione nella scansione 3D, lo ha fatto con l'intenzione di catturare prodotti senza utilizzare marcatori, la cui applicazione è costosa e richiede tempo. Ciò ha portato il suo team ad adottare uno scanner laser montato su un braccio robotico e, anche se riusciva ad acquisire dati utilizzabili, la base statica del sistema limitava il movimento e lo rendeva molto lento.

Il quartier generale internazionale di Kimball a Jasper, nell'Indiana. Immagine per gentile concessione di Kimball International

Quando hanno scoperto Artec Leo, un dispositivo completamente privo di cavi in grado di acquisire fino a 35 milioni di punti dati al secondo, hanno contattato subito Digitize Designs per ottenerlo.

L'Ambasciatore Artec ha soddisfatto tutte le esigenze di digitalizzazione di Kimball International con la scansione Artec 3D, e il braccio robotico è stato spostato nel controllo qualità. Leo è non solo più veloce, ma offre anche monitoraggio e feedback avanzati, fondamentali per ottenere guadagni di efficienza: la poltrona ha richiesto meno di 24 ore per essere scansionata e modellata.

"Quello che ci piace di Leo è la sua capacità di ritrovare le feature quando le si perde durante la scansione", ha affermato Alex Mlsna, responsabile dei servizi tecnici internazionali di Kimball. "Data la sua natura wireless, puoi anche muoverti e vedere cosa stai scansionando in tempo reale. Puoi anche taggarlo con un indirizzo IP, in modo da vedere l'anteprima di Leo attraverso schermi più grandi."

"Abbiamo provato un totale di quattro prodotti, dato che siamo molto esigenti. Ma una volta provato Artec Leo, abbiamo visto che batteva i suoi tre principali concorrenti sul mercato."

Il meccanismo reclinabile sulla sedia Kimball International scansionato in 3D. Immagine per gentile concessione di Kimball International

La sede di Kimball International in Indiana, negli Stati Uniti, ospita molte altre tecnologie avanzate, quindi era solo una questione di tempo prima che il discorso passasse dalla digitalizzazione alla stampa 3D delle parti finali.

Per raggiungere questo obiettivo, il suo team di progettazione sapeva che avrebbe avuto bisogno di dati acquisiti con la massima precisione possibile. Ecco perché ha a disposizione anche Artec Space Spider: un dispositivo di grado metrologico dalla precisione di 0,05 mm che ha permesso loro di acquisire set di dati ancora più dettagliati e ad alta risoluzione, ideali per la modellazione 3D e la sinterizzazione laser selettiva (SLS) o la stampa 3D binder jet.

Ciò che è iniziato con la stampa 3D di blocchi di calibri di fabbrica, infissi e utensili di ricambio è diventato rapidamente una parte fondamentale delle operazioni interne di Kimball International. In effetti, molti prototipi vengono ora stampati in 3D per i test di resistenza e strutturali, mentre la stessa tecnologia viene utilizzata per creare non meno di 28 parti di prodotti finali venduti ai clienti.

"Sapevamo che avevamo bisogno di qualcosa che potesse catturare in una risoluzione ancora più alta e ottenere i minimi dettagli, quindi abbiamo preso uno Space Spider", ha spiegato Mlsna. "È stato utile perché digitalizziamo molte parti reali, le modifichiamo e poi le produciamo sulle nostre macchine 3D. Possiamo stampare in 3D praticamente di tutto. Compreso quanto scansioniamo in 3D.”

Il processo Scan-to-CAD

Che abbiano appena usato Leo o catturato un oggetto con Space Spider, il flusso di lavoro di elaborazione delle scansioni del team di Kimball International inizia con la registrazione globale in Artec Studio. Nei casi in cui hanno scansioni provenienti da entrambi i dispositivi, questo processo consente di unirle ottenendo mesh incredibilmente dettagliate, realizzate con i dati a più alta risoluzione disponibili.

Una scansione della poltrona reclinabile Kimball in Artec Studio. Immagine per gentile concessione di Kimball International

Per mettere a punto questi set di dati 3D, Mlsna afferma di aver utilizzato in precedenza l'intuitivo pilota automatico di Artec Studio, che sceglie gli algoritmi di elaborazione dei dati ideali autonomamente. Man mano che scopriva tutte le sfumature del software, elaborava sempre più spesso i dati manualmente, ma data la quantità minima di pulizia richiesta di solito bastava solo di inviare le mesh direttamente su Geomagic Design X.

Gli strumenti di auto-surfacing del programma avanzato di reverse engineering gli consentono quindi di creare modelli CAD basati su feature e (ove necessario) esportare i file STL per la stampa 3D. Sebbene Mlsna abbia già utilizzato Design X, è rimasto piacevolmente sorpreso da quanto sia facile inserire la scansione Artec 3D in questo flusso di lavoro e accelerarlo, riducendo i tempi di modellazione 3D del 60%.

"Artec Studio fa un ottimo lavoro di post-elaborazione e prepara la rete per gli strumenti di superficie", ha affermato Mlsna. "In passato, spesso dovevo ripulire i modelli [prima dell'esportazione], ma ora non lo faccio, il che è indicativo dell'efficienza di Artec".

Il prossimo passo: modellare le celle di produzione?

Una volta sviluppata, prodotta e lanciata sul mercato la poltrona reclinabile, quale sarà il futuro del flusso di lavoro di digitalizzazione guidato dalla scansione 3D di Kimball?

La poltrona reclinabile di Kimball, ultimata. Immagine per gentile concessione di Kimball International

Le imprese di digitalizzazione di prodotti dell'azienda continuano a crescere, con rappresentazioni 3D realistiche ora presenti nei suoi materiali di marketing, ma sta anche considerando di espandersi in una nuova area: il design delle celle di lavoro. Poiché questo processo tende ancora a fare affidamento su layout CAD 2D, che non sono ideali per valutare l'ergonomia, Mlsna ritiene che sia un'altra area di opportunità per la sua azienda.

"Non siamo ancora arrivati a quel punto, potremmo crescere sotto questo aspetto, ma nel complesso la scansione Artec 3D è stata di grande valore per noi dal punto di vista dell'output, perché non ci stiamo più semplicemente occupando di digitalizzazione", ha concluso Mlsna. "Ora siamo effettivamente in grado di aiutare l'ingegneria del prodotto con qualcosa che non esiste dal punto di vista dei file CAD. È vero reverse engineering ".