¿De qué trata el artículo?
El escaneo 3D se ha utilizado durante mucho tiempo en la industria automotriz en la etapa de diseño, pero puede ser útil no solo para ingenieros de desarrollo y diseñadores de carrocerías.
Hoy hablaremos sobre la aplicación del escaneo 3D en el campo del ajuste de automóviles. El proceso de escaneo en sí se puede encontrar con más detalle en nuestra revisión
"Cómo escaneamos Rolls-Royce Wraith para ajustar"Para quien
Este artículo puede ser útil para cualquier persona que se autoajuste un automóvil o brinde servicios similares. La revisión se basará en los pedidos completados de nuestra empresa.
Propósito, tareas
Ajustar un automóvil es un asunto bastante costoso, y tampoco es rápido. Si el proyecto no tuvo éxito o tuvo errores, puede obtener un resultado insatisfactorio si gasta una buena cantidad de dinero y tiempo. Y aquí el escaneo 3D puede ayudar mucho. Después de haber recibido un modelo de carrocería de alta calidad, el diseñador puede simular cualquier elemento de ajuste y proporcionar una visualización de cómo se verá ya en el automóvil, lo que le permite evaluar de inmediato la posible apariencia.
Puede simular todos los sujetadores necesarios y hacer que toda la estructura sea más resistente y confiable que cuando las piezas estándar se colocan en pegamento y tornillos "a ojo". Los modelos de piezas resultantes pueden fabricarse mediante impresión 3D, si no hay requisitos especiales de resistencia, o utilizarse para hacer una matriz en una máquina CNC.
Ejemplo: un cliente necesita una modificación seria del cuerpo de Rolls Roys Wraith. Por qué se requiere un modelo 3D del cuerpo, para un ajuste fino de todos los elementos. Utilizamos el escáner 3D
Artec Eva .
Cómo hacerlo sin escaneo 3D
El escaneo se ha utilizado durante mucho tiempo en la industria automotriz para verificar la precisión de la línea de ensamblaje, para digitalizar el diseño, que originalmente fue moldeado por un escultor de arcilla, para diseñar sillas ergonómicas.
El escaneo 3D ha llegado al campo del autoajuste hace relativamente poco. Anteriormente, el ajuste en los concesionarios de automóviles se realizaba con plastilina, espuma de poliestireno, fibra de vidrio y ajuste manual de piezas, lo que requería una inversión considerable de tiempo y esfuerzo, y también creaba problemas con la simetría del diseño terminado, porque la parte del espejo también tenía que esculpirse desde cero.
Inicialmente, el método incluía la fabricación de 3 métodos:
Fibra de vidrio / fibra de vidrio / epoxi:
La base del futuro kit de cuerpo está hecha de espuma, luego, con la ayuda de la espuma de montaje, plastilina y cuchillos de papelería afilados, finalmente se elimina la forma deseada, que luego se pega con fibra de vidrio en capas, las capas se pegan con resina epoxi. Cuando todo se endurece, se quitan la espuma y la espuma, se limpian los lugares para las fijaciones y se hacen soportes para la fijación en el epoxi. Después de la instalación en el cuerpo, se frota en su lugar con masilla, imprimada y pintada. Bastante simple y asequible. De los problemas, se puede observar que debido a la resina epoxi, el producto resulta bastante pesado y, cuando se golpea, se rompe y está casi irreparable.
Plastilina
Desde la plastilina, directamente en la máquina, comenzamos a diseñar un kit de carrocería, como un parachoques. Dibujamos todas las líneas del boceto planificado. Cuando se requiere mucha plastilina, colocamos las barras en lugares más delgados para mantener la forma del alambre. Considere de antemano que el parachoques se puede quitar fácilmente sin dañarlo.
Intente mostrar el resultado final perfectamente, de lo contrario habrá mucho alboroto. Haga rebajes por adelantado para obtener faros adicionales y tomas de aire. Antes de quitar la estructura, preparamos una caja de madera más grande que su elemento, haga un inventario de 5-7 o más cm a cada lado. Asegúrese de proporcionar en la caja de soporte el diseño para que el parachoques se cuelgue de ellos y no descanse en el piso de la caja, ya que la moldura se coloca en la caja exactamente "boca abajo".
Estamos preparando una mezcla de yeso, lo suficientemente líquido como para fluir libremente alrededor de la forma, la densidad de la crema agria, no muy líquida y no demasiado espesa.
Instalamos el parachoques en los soportes, después de untarlo con crema o vaselina, y vertimos el yeso en la caja hasta que llene el formulario. Tendrá que hacerlo de una vez, se requerirá mucha mezcla.
Deje la estructura por un tiempo, permitiendo que el yeso se endurezca por completo. Tomará más de un día.
Cuando la estructura se endurece por completo, sacamos el molde de plastilina y obtenemos una cavidad de yeso en la que se puede pegar el parachoques.
En forma de yeso, debemos perforar agujeros finos a través de agujeros de escape de aire. Cuidadosamente cúbralo con crema o vaselina, teniendo cuidado de no cubrir los conductos de aire. Preparamos la mezcla de epoxi, cortamos la fibra de vidrio en tiras. Extienda cada capa con cuidado, expulsando burbujas de aire, especialmente la primera capa.
Después, como se colocará alrededor de 1.5-2 mm, colocamos todo con una malla delgada, para fortalecer la estructura: puede colocarlo no en toda el área, sino solo en los lugares de fijación. A continuación, colocamos otra fibra de vidrio de 1-1.5 mm, sin olvidar proporcionar los puntos de montaje del parachoques.
Como resultado, le damos al parachoques terminado para que se seque por completo y lo saquemos de forma. El siguiente es el recorte del excedente y el ajuste final, rectificado y ajuste, luego la imprimación y la pintura. En esta etapa, se completa la construcción del kit de carrocería aerodinámica en el automóvil.
Plástico / moldeo
La parte obtenida por el método anterior, o simplemente un modelo hecho de plastilina, se puede moldear con yeso y se puede obtener una matriz de moldeo, sobre la cual las láminas de plástico se pueden moldear en una máquina de moldeo. Los productos son livianos y duraderos, pero puede haber problemas en los puntos de fijación, ya que el borde de la hoja debe cortarse manualmente y se requieren varios equipos y materiales adicionales: equipos grandes, mucho yeso, una máquina de moldeo.
Ajuste manual
Las hojas del tamaño y forma deseados se cortan de chapa u otros materiales, que se sujetan mediante soldadura o se remachan a la superficie de la parte antigua y / o entre sí. Luego se ponen masilla, imprimadas y pintadas. El diseño resultante es bastante resistente a pequeños impactos. Contras: para que dicho trabajo requiera capacitación y experiencia profesional seria, no todas las formas pueden hacerse por un método similar.
Los conductos de aire del kit de cuerpo decorativo están hechos de acuerdo con la misma tecnología, principalmente de fibra de vidrio.
Escaneo de preparación
Ahora considere el escaneo 3D en sí mismo. En primer lugar, el escaneo 3D tiene algunas limitaciones relacionadas con el color y la textura: las superficies negras y lisas como el espejo se escanean mal. Un ejemplo de una superficie pobre y sus alrededores es un automóvil negro brillante, a la luz del día.
Para escanear tales superficies, el automóvil tendrá que enmarañarse con un aerosol especial, pinta la superficie en un color blanco mate que se escanea fácilmente.
El segundo punto problemático es la geometría y textura débilmente pronunciadas en algunos elementos del automóvil, por ejemplo, en el capó o las puertas. Al escanear dichos elementos, el escáner "no tiene nada a lo que aferrarse" y el programa cose los escaneos junto con un gran error, o el escáner informa que ha perdido geometría. Para resolver este problema, use marcadores: calcomanías especiales en blanco y negro o reflectantes.
Aunque estas marcas no agregan características geométricas, aumentan las características de textura del modelo que el escáner puede tener en cuenta. Algunos escáneres construyen una red de soporte a partir de marcadores, sobre los cuales se aplican fragmentos de la superficie escaneada. La preparación lleva un tiempo considerable y puede durar tanto como el escaneo en sí, ya que es necesario cubrir con un aerosol y marca toda la superficie del automóvil.
Otro punto que es importante tener en cuenta es que los escáneres ópticos no escanean bien en la calle con luz brillante, por lo que es recomendable escanear en interiores.
Descripción general del proceso de escaneo con ejemplos
Después de la preparación, puede comenzar a escanear. Si escaneamos con un escáner estacionario, el escáner deberá moverse y enfocarse para capturar cada cuadro altamente detallado. Si el escáner es manual, todo es más simple: lentamente movemos el escáner sobre la superficie del automóvil, y el escáner toma datos y los recopila en el modelo.
Debido a la gran cantidad de datos, el escaneo se realiza por etapas, en la figura anterior puede ver fragmentos individuales resaltados en diferentes colores.
Luego, todos los fragmentos resultantes se unen en un solo modelo. Así es como se ve el resultado.
Resumen del proceso de modelado con ejemplos
Los escáneres producen modelos en formato de polígono, y para un modelado de ingeniería preciso es mejor usar modelos en formato CAD.
Arriba vemos un ejemplo de modelos poligonales: su superficie consiste en polígonos separados, es imposible usar dicho modelo en el corte CNC, debido al pequeño detalle, pero sin problemas se puede imprimir en una impresora 3D.
Para un modelado preciso, debe traducir los modelos a CAD y puede hacerlo de varias maneras. Por ejemplo, simplemente reconstruya la superficie con referencia a los vértices de los polígonos en Rhinoceros 3D o similar, o use un software especializado como Geomagic Design, que puede transformar la superficie en un modo automático, con mayor error o semiautomático, más preciso.
Cada elemento del modelo en CAD es una descripción matemática exacta de su geometría. Tal modelo es adecuado para el diseño y el posterior corte en máquinas CNC.
Cuando un modelo 3D adecuado está listo, puede usarlo para simular los elementos necesarios para sintonizar en cualquier software de modelado 3D conveniente.
Resumen de la producción y posibles problemas.
La fabricación de elementos de ajuste utilizando tecnologías aditivas o máquinas CNC no es muy diferente de los métodos anteriores: es el mismo material de adición o extracción de exceso, pero, en lugar del trabajo manual, la mayor parte del trabajo lo realizan las máquinas. Esto aumenta la productividad y la precisión.
La primera opción, la más fácil y económica, es imprimir un elemento de plástico en una impresora 3D, seguido de masilla y pintura.
Esta opción tiene sus inconvenientes: el área de impresión de la mayoría de las impresoras no es muy grande, y la impresión en grandes impresoras industriales suele ser muy costosa, además, no todos los materiales disponibles para la impresión 3D tienen la suficiente resistencia. La fibra de vidrio se puede usar para reforzar elementos de impresión. Esta es una de las opciones de presupuesto.
La segunda opción: después de modelar la matriz para la fabricación del modelo, la recortamos en una máquina CNC y la usamos como plantilla para moldear láminas de plástico, o como matriz para verter poliuretano o formar fibra de vidrio. La belleza de este método es la velocidad de fabricación de la matriz, la precisión y la fiabilidad del diseño. Puedes hacer elementos de espejo perfectos. Si su empresa proporciona servicios de ajuste, puede vender artículos similares a automóviles de la misma marca, hacerlos a pedido: una matriz realizada una vez generará ganancias más de una vez.
Arriba hay ejemplos de matrices fresadas para moldeo posterior.
Qué método de fabricación de un elemento utilizando una matriz es más rentable es un punto discutible. Los poliuretanos, por todas sus propiedades notables, tienen un costo bastante alto, y el moldeo de plástico requiere equipo adicional, como una máquina de moldeo o sus sustitutos, el moldeo de fibra de vidrio requiere mano de obra y, en consecuencia, requiere mucho tiempo.
Conclusión
En comparación con los métodos de producción tradicionales, los nuevos métodos tienen sus pros y sus contras:
- Precisión: la producción digital no tiene rival aquí en comparación con la tradicional
- Repetibilidad: el modelo de la parte escaneada se puede usar repetidamente, lo mismo se aplica a las formas y matrices creadas
- Menores costos y costos de tiempo cuando se trata de una serie de piezas
- Más caro en la fabricación de una sola pieza.
- Se pasa mucho tiempo escaneando y procesando un modelo digital, que puede ser irrazonablemente largo, con un solo pedido único
- Necesita equipo apropiado, que también cuesta dinero
Previsiones
Dadas las tendencias de desarrollo actuales de la industria de escaneo e impresión 3D, esperamos un escaneo simplificado y una impresión de elementos más barata.
El escaneo también está creciendo en funcionalidad y conveniencia: ahora hay escáneres 3D que no requieren una conexión de computadora y funcionan con su propia batería. El área de escaneo también crece constantemente, lo que le permite dedicar menos tiempo al proceso en sí.
En un futuro cercano, con un aumento en la resolución y la velocidad de los escáneres 3D, el escaneo no tomará más de 20-30 minutos, lo que ahora demora entre 3 y 4 horas.
El aumento constante en el área de impresión de las impresoras 3D de bajo costo y la mejora de las características de resistencia de los materiales le permitirán imprimir las piezas necesarias del kit de carrocería directamente en el taller.
El cuerpo de este automóvil está impreso en una impresora 3D.
En la ilustración de arriba - escaneo usando manipuladores robóticos. Totalmente automatizado
Escáneres 3D
- Área de escaneo, mm: 214 × 148 - 536 × 371
- Precisión, micras: 100
- Color: sí
- Precio: 945 300 rub.
- Área de escaneo, mm: 920 x 690 x 690
- Precisión, micras: 30
- Color: no
- Precio: 1 180 000 rub.
- Área de escaneo, mm: 300 x 170
- Precisión, micras: 50/100/300
- Color: con módulo opcional
- Precio: 314 910 rub.
Otros
escáneres 3D también están disponibles. Para seleccionar una herramienta para sus requisitos,
comuníquese con nuestro personal.
Conclusiones
El escaneo 3D ya se utiliza para personalizar los automóviles, tanto por particulares como en el orden de servicio, por maestros individuales y talleres de reparación de automóviles. Si bien no es tan barato como los métodos tradicionales, la ventaja en precisión y calidad justifica la inversión.
Puede solicitar servicios para escaneo 3D y una mayor fabricación de piezas necesarias, así como comprar el equipo necesario para el trabajo independiente en
Top 3D Shop : nuestros ingenieros calificados llevarán a cabo el trabajo necesario o lo ayudarán a elegir los materiales y equipos correctos, y le enseñarán cómo trabajar con ellos.
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