◎ ความท้าทาย：

การสร้างแบบจำลอง CAD ที่มีความแม่นยำสำหรับใบพัดปั๊มที่เลิกผลิตไปแล้ว ซึ่งมีทั้งพื้นผิวที่มีความมันวาวจนยากต่อการเก็บข้อมูลและรูปทรงของครีบใบพัดที่มีความซับซ้อน

◎ วิธีแก้ปัญหา：

Artec Leo, Artec Studio, SOLIDWORKS

◎ ผลลัพธ์：

ได้ไฟล์โมเดล 3 มิติแบบปิดสนิท (watertight mesh) ของใบพัดแต่ละชิ้น ซึ่งสามารถนำไปปรับแก้ในโปรแกรม CAD และขึ้นรูปด้วยการหล่อบรอนซ์ที่โรงหล่อได้ โดยชิ้นส่วนอะไหล่ที่ผลิตขึ้นใหม่นี้ได้ถูกนำกลับมาใช้งานจริงแล้ว และในขณะเดียวกัน ลูกค้าก็มีสินทรัพย์ดิจิทัลที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ทุกเมื่อที่เกิดปัญหาชิ้นส่วนเดิมชำรุดเสียหาย

◎ ทำไมต้อง Artec 3D ?：

ด้วยดีไซน์แบบไร้สายที่ถือใช้งานได้สะดวกและระบบแสดงผลแบบเรียลไทม์ Artec Leo ช่วยให้คุณสามารถสแกนชิ้นงานได้จากทุกมุมมองในสภาพแวดล้อมการทำงานจริง พร้อมทั้งตรวจสอบความครบถ้วนสมบูรณ์ของข้อมูลได้ทันทีก่อนเริ่มขั้นตอนการประมวลผล นอกจากนี้ ความละเอียด, ความแม่นยำ และความรวดเร็วในการทำงานของ Leo ยังทำให้เครื่องรุ่นนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานวิศวกรรมย้อนกลับ (Reverse Engineering) ที่ต้องการความรวดเร็ว เนื่องจากสามารถใช้งานได้ต่อเนื่องโดยไม่ต้องเสียเวลาปรับเปลี่ยนตำแหน่งหรือลดทอนความแม่นยำของข้อมูลแต่อย่างใด

ช่างเทคนิคของ Forma 3D กำลังแปลงชิ้นส่วนใบพัดให้เป็นข้อมูลดิจิทัลด้วยเครื่องสแกน Artec Leo

Condamine Drilling ซึ่งตั้งอยู่ในรัฐควีนส์แลนด์ ประเทศออสเตรเลีย ให้บริการด้านการเจาะ, การจัดหาอุปกรณ์ระบบชลประทาน และบริการเกี่ยวกับปั๊มน้ำทั่วทั้งภูมิภาค เช่นเดียวกับผู้ประกอบการรายอื่นในอุตสาหกรรมนี้ บริษัทต้องพึ่งพาอุปกรณ์ปั๊มน้ำสำหรับงานหนักที่ผ่านการใช้งานมาอย่างยาวนาน บางชิ้นอาจใช้งานมานานหลายทศวรรษ ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไป แบบวิศวกรรมดั้งเดิมของชิ้นส่วนปั๊มบางรายการได้สูญหายไป และผู้ผลิตก็ไม่สามารถจัดหาอะไหล่ทดแทนได้อีกต่อไป

เมื่อมองหาทางเลือกอื่น Condamine จึงติดต่อ Forma 3D บริษัทให้บริการสแกน 3 มิติในยานยนต์, การผลิต, การก่อสร้าง และอื่น ๆ อีกมากมาย ด้วย Artec Leo เครื่องสแกน 3 มิติแบบพกพาอันทรงพลังที่จัดหาโดย Australian Artec Ambassador Qubic

ในเบื้องต้น พวกเขาต้องการศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิตชิ้นส่วนอะไหล่ด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ แต่เมื่อพบว่าวิธีดังกล่าวไม่ตอบโจทย์เนื่องจากข้อกำหนดด้านแรงดัน, พลศาสตร์ของไหล และความทนทานต่อการสึกหรอ Forma 3D จึงเสนอทางเลือกอื่น นั่นคือการสร้างแบบจำลอง CAD ที่สามารถนำไปผลิตด้วยเครื่องจักรมาตรฐานที่ผ่านการพิสูจน์ประสิทธิภาพมาอย่างยาวนานแทน

การทำวิศวกรรมย้อนกลับด้วย Artec Leo

ใบพัดปั๊มมักมีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน เช่น ช่องทางภายในและครีบโค้ง ทำให้ยากต่อการแปลงเป็นข้อมูลดิจิทัล พื้นผิวที่มันวาวมักทำให้เครื่องสแกน 3 มิติทำงานผิดพลาด เนื่องจากสะท้อนแสงเลเซอร์ระหว่างการจับภาพ ในขณะที่การสร้างแบบจำลองด้วยมือยังคงช้าและมีโอกาสผิดพลาดสูง เนื่องจากรูปทรงของครีบภายในมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงาน Condamine จึงต้องการโซลูชันที่ใช้งานได้หลากหลายและเชื่อถือได้

ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงหันมาใช้ Artec Leo ซึ่งเป็นเครื่องสแกน 3 มิติแบบไร้สายและครบวงจรในตัวเดียว เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในพื้นที่จำกัดอย่างเวิร์กช็อปขนาดเล็กโดยไม่ต้องเชื่อมต่อกับแล็ปท็อป อุปกรณ์นี้สามารถแสดงผลการสแกนได้แบบเรียลไทม์ ช่วยให้ผู้ใช้ตรวจสอบคุณภาพและความครอบคลุมของข้อมูลได้ทันที ซึ่งถือเป็นสิ่งที่มีค่าอย่างยิ่งสำหรับงานวิศวกรรมย้อนกลับ (reverse engineering) เพราะจุดบกพร่องหรือช่องว่างในรูปทรงที่มีความซับซ้อนมักจะปรากฏให้เห็นก็ต่อเมื่อเข้าสู่ขั้นตอนการประมวลผลข้อมูลแล้วเท่านั้น

ชุดชิ้นส่วนใบพัดที่ผ่านกระบวนการแปลงเป็นข้อมูลดิจิทัลโดย Forma 3D สำหรับ Condamine Drilling

หลังจากได้รับมอบหมายงานนี้ Forma 3D ได้นำเครื่องสแกนรุ่น Leo มาใช้ในการสแกนใบพัดหลากหลายขนาด ชิ้นงานเหล่านี้มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะนำเข้าไปสแกนในเครื่องสแกนแบบตั้งโต๊ะได้ แต่ด้วยความที่เป็นเครื่องสแกนไร้สาย Leo จึงสามารถนำไปใช้งานและเคลื่อนย้ายรอบชิ้นงานที่มีขนาดแตกต่างกันได้อย่างสะดวก อีกทั้งเรื่องเวลายังเป็นปัจจัยสำคัญ ซึ่งเครื่องสแกนรุ่นนี้สามารถเก็บข้อมูลได้ด้วยความเร็วสูงถึง 35 ล้านจุดต่อวินาที โดยไม่จำเป็นต้องเสียเวลาไปกับการติดตั้งหรือการปรับเทียบเครื่อง (calibration) ที่ยุ่งยากและใช้เวลานาน

“ความแม่นยำและความละเอียดของ Artec Leo นั้นเหมาะสมอย่างยิ่งกับขนาดของใบพัดเหล่านี้ ซึ่งมีขนาดใหญ่เกินกว่าที่เครื่องสแกนแบบตั้งโต๊ะจะจัดการได้โดยไม่ต้องขยับตำแหน่งสแกนบ่อยครั้ง แต่ในขณะเดียวกันก็มีขนาดกะทัดรัดพอที่ Leo จะสามารถสแกนเก็บข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้จำนวนครั้งในการสแกนต่อชิ้นเพียงไม่กี่ครั้ง” Harry Tighe ช่างเทคนิคจาก Forma 3D อธิบาย “นอกจากนี้ ความเร็วในการทำงานของ Leo ยังเป็นปัจจัยสำคัญในทางปฏิบัติอีกด้วย เนื่องจากเราต้องสแกนใบพัดหลายชิ้นที่มีขนาดแตกต่างกัน เราจึงต้องการกระบวนการทำงานที่มีประสิทธิภาพและสามารถทำซ้ำได้”

จากขั้นตอนการสแกน 3 มิติไปสู่กระบวนการหล่อชิ้นงาน

หลังจากเสร็จสิ้นขั้นตอนการสแกน ข้อมูลจะถูกนำไปประมวลผลในโปรแกรม Artec Studio โดยใช้กระบวนการ Global Registration เพื่อจัดเรียงข้อมูลแต่ละเฟรมให้ตรงกันอย่างแม่นยำและรวมเข้าเป็น Point Cloud ชุดเดียวกัน จากนั้น ด้วยอัลกอริทึม Sharp Fusion ของโปรแกรม ข้อมูลดังกล่าวจะถูกผสานรวมเข้าด้วยกันจนได้เป็นโมเดลแบบ Mesh ที่มีความละเอียดสูงและมีพื้นผิวที่ปิดสนิทสมบูรณ์ (Watertight) โมเดลจำลองดิจิทัลนี้เก็บรายละเอียดพื้นผิวของใบพัดไว้อย่างครบถ้วนและมีความละเอียดสูงมาก จนสามารถนำไปใช้ในการปรับปรุงการออกแบบต่อในโปรแกรม SOLIDWORKS ได้ทันที

ชิ้นส่วนใบพัดที่ผ่านการสแกน 3 มิติ ภายในซอฟต์แวร์ Artec Studio

Condamine Drilling นำแบบที่ได้ไปที่โรงหล่อโดยตรงเพื่อสั่งหล่อใบพัดด้วยวัสดุบรอนซ์ จากนั้นชิ้นงานหล่อดิบจะถูกนำมาผ่านกระบวนการขึ้นรูปและเก็บรายละเอียดผิวงานด้วยเครื่องจักร ก่อนที่จะนำกลับไปใช้งานตามเดิม ทั้งนี้ ก่อนที่จะหันมาใช้บริการของ Forma 3D ทาง Condamine ไม่มีหนทางที่เป็นไปได้ในการจัดหาชิ้นส่วนใหม่มาทดแทนชิ้นส่วนเดิมที่ชำรุดเสียหายและเลิกผลิตไปแล้ว เนื่องจากวิธีการแบบดั้งเดิมทั้งหมดล้วนไม่สามารถแก้ปัญหาได้ ทำให้กระบวนการ Scan-to-CAD กลายเป็นทางเลือกเดียวที่ทำได้จริง

ท้ายที่สุดแล้ว เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติของ Artec ได้เข้ามาพลิกโฉมการทำงานในด้านความรวดเร็ว, ความแม่นยำ, ความสามารถในการทำซ้ำ และความสะดวกในการเข้าถึงข้อมูล กระบวนการทำงานทั้งหมดในปัจจุบันใช้เวลาเพียงเสี้ยวหนึ่งเมื่อเทียบกับการวัดและเขียนแบบใหม่ด้วยวิธีดั้งเดิม อีกทั้งยังช่วยสร้างความมั่นใจในความแม่นยำของมิติชิ้นงานได้มากยิ่งขึ้น โดยเครื่องสแกนรุ่น Leo สามารถเก็บข้อมูลเพื่อสร้างแบบจำลองดิจิทัล (Digital Twin) ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งสามารถนำไปใช้กับซัพพลายเออร์ได้ทันทีเมื่อต้องการชิ้นส่วนอะไหล่

แนวทางการแก้ไขที่รองรับการขยายตัวได้สำหรับอุปกรณ์ที่เริ่มเก่าลง

สำหรับ Forma 3D แล้ว โครงการนี้ช่วยยืนยันประสิทธิภาพของกระบวนการทำงานแบบ Scan-to-CAD ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม และแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการส่งมอบผลลัพธ์ที่ให้ผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) ได้อย่างรวดเร็ว โมเดล 3 มิติที่ได้สามารถนำไปส่งต่อให้ซัพพลายเออร์ได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านขั้นตอนทางวิศวกรรมเพิ่มเติม ซึ่งเป็นกระบวนการที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ซ้ำได้ในอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมายที่ประสบปัญหาชิ้นส่วนอะไหล่ไม่มีจำหน่ายแล้ว

ตัวอย่างของพื้นผิวที่มีความซับซ้อนบนชิ้นส่วนใบพัดของ Condamine

“ความท้าทายที่ Condamine Drilling เผชิญอยู่นั้นไม่ใช่เรื่องที่เกิดขึ้นกับพวกเขาเพียงรายเดียว” Tighe กล่าวสรุป “ปัจจุบันมีเครื่องจักรและระบบเก่าแก่จำนวนมหาศาลที่แบบแปลนต้นฉบับสูญหายไปแล้ว บริษัทผู้ผลิตเลิกกิจการไปแล้ว หรือห่วงโซ่อุปทานชิ้นส่วนอะไหล่ขาดช่วงไปอย่างสิ้นเชิง ซึ่งเทคโนโลยีการสแกน 3 มิติและวิศวกรรมย้อนกลับ (Reverse Engineering) ถือเป็นทางออกที่ใช้งานได้จริงและสามารถขยายขอบเขตการใช้งานได้”

ก่อนหน้านี้ การออกแบบดิจิทัลจำกัดอยู่เฉพาะผู้ที่มีความสามารถด้านวิศวกรรมและการผลิตภายในองค์กรเท่านั้น แต่ปัจจุบัน แทบทุกคนสามารถเข้าถึงการสแกน 3 มิติ และได้รับข้อมูลที่เชื่อถือได้พร้อมการใช้งานจริง Forma 3D มองเห็นศักยภาพที่สำคัญของบริการของตนในอุตสาหกรรมเหมืองแร่, การเกษตร, โครงสร้างพื้นฐานด้านน้ำ และอุตสาหกรรมหนัก – โครงการใด ๆ ก็ตามที่มีความต้องการด้านวิศวกรรมย้อนกลับที่ซับซ้อน

ในกรณีที่ห่วงโซ่อุปทานของผู้ผลิตดั้งเดิม (OEM) หยุดชะงัก เอกสารข้อมูลทางเทคนิคสูญหายหรือล้าสมัยไปตามอายุการใช้งานของอุปกรณ์ หรือไม่มีชิ้นส่วนอะไหล่จำหน่ายอีกต่อไป เทคโนโลยีการสแกน 3 มิติถือเป็นทางเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการแปลงข้อมูลให้เป็นรูปแบบดิจิทัลและนำไปใช้ต่อยอดจากแบบเดิมที่มีอยู่ ผู้ที่ใช้งานอุปกรณ์รุ่นเก่าล้วนจะได้รับประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้ โดย Condamine เป็นเพียงรายล่าสุดที่จัดตั้งคลังสินค้าดิจิทัลสำหรับจัดเก็บข้อมูลชิ้นส่วนอะไหล่ และจะไม่ใช่รายสุดท้ายอย่างแน่นอน