เครื่องจักรที่พังเสียหายถือเป็นสถานการณ์ที่น่าหงุดหงิดที่สุดอย่างหนึ่งในการผลิต เครื่องจักรคุณภาพดีสามารถทำงานได้ตามมาตรฐานสูงแม้จะใช้งานไปแล้วหลายพันชั่วโมงก็ตาม หากได้รับการดูแลรักษาอย่างดี บางครั้งชิ้นส่วนบางชิ้นอาจพังหลังจากซื้อมาหลายสิบปี ซึ่งอาจทำให้ไม่สามารถหาชิ้นส่วนทดแทนได้อีกต่อไป แล้วเราจะทำให้เครื่องจักรกลับมาใช้งานได้อีกครั้งได้อย่างไร?

นี่คือปัญหาที่เกิดขึ้นกับ 3DWORX ซึ่งเป็นตัวแทนจำหน่ายเครื่องสแกน 3D ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศแอฟริกาใต้ ผู้ผลิตยางรถบรรทุกได้ว่าจ้างบริษัทดังกล่าวเพื่อให้คำแนะนำเกี่ยวกับการสร้างโรเตอร์เหล็กกล้าชุบแข็งน้ำหนัก 900 กก. ขึ้นมาใหม่หนึ่งคู่สำหรับเครื่องผสมยาง เนื่องจากโรเตอร์หักเนื่องจากแรงบิดสูงและความล้าของโลหะ

เครื่องจักรดังกล่าวเคยนำเข้ามาก่อนหลายสิบปี ดังนั้นจึงไม่มีชิ้นส่วนทดแทน แม้ว่าจะหาชิ้นส่วนได้ก็อาจต้องใช้เวลาหนึ่งหรือสองปีจึงจะถึงมือแอฟริกาใต้ นอกจากนี้ โรเตอร์ที่หักยังมีร่องรอยของการเชื่อมและการตัดเฉือน และไม่มีใครทราบขนาดตลับลูกปืนและร่องลิ่มเดิม ชิ้นส่วนที่เพิ่งซื้อมาใหม่อาจไม่ตรงกันด้วยซ้ำเนื่องจากต้องซ่อมแซมและดัดแปลงมาหลายสิบปี

การสแกน 3D สำหรับการสร้างแบบจำลอง CAD

จำเป็นต้องผลิตโรเตอร์ทดแทนอย่างรวดเร็ว แต่ไม่มีแผนผังหรือแบบจำลอง CAD โรเตอร์มีพื้นผิวแบริ่งและร่องลิ่มที่กลึงด้วยความแม่นยำที่ปลายทั้งสองข้าง และส่วนกลางที่ประกอบด้วย “ปีก” ที่มีรูปร่างออร์แกนิกสองอันที่ผสมยางจำนวนมากขณะผ่านเครื่องผสม พื้นผิวที่แข็งบน “ปีก” สึกกร่อนอย่างรุนแรง โดยมีการเสียดสีและหลุมเป็นหลุมอย่างมาก

การร่างส่วนกลางเหล่านี้ด้วยโปรแกรม CAD ทั่วไปนั้นเป็นเรื่องยาก เช่นเดียวกับการสร้างแบบจำลอง 3D ดังนั้น 3DWORX จึงเสนอให้ทำการสแกน 3D ของโรเตอร์ที่ไม่แตกหักในคู่หนึ่งและสร้างแบบจำลอง CAD 3D จากข้อมูลการสแกนดังกล่าว

โรเตอร์ในคู่มีคุณสมบัติบางอย่างที่สะท้อนกัน แต่ก็ไม่ได้สะท้อนกันอย่างสมบูรณ์ นี่จะเป็นโครงการวิศวกรรมย้อนกลับที่ต้องใช้ความละเอียดอ่อน, ต้องใช้ฮาร์ดแวร์, ซอฟต์แวร์ และเทคนิคที่ทันสมัย

การสแกน 3D

เมื่อผู้ผลิตยางอนุมัติโครงการ 3DWORX ก็ดำเนินการทันที โดยพวกเขาสแกนโรเตอร์ 3D ในสถานที่ด้วยเครื่องสแกน 3D ซึ่งเป็นเครื่องสแกน 3D ระดับมืออาชีพระดับมาตรวิทยาที่ใช้แสงสีน้ำเงินที่มีโครงสร้างเพื่อวัดชิ้นส่วนด้วยความแม่นยำ 20 ไมครอน โดยเครื่องสแกนนี้มีใบรับรองการสอบเทียบ VDI/VDE

การสแกนโรเตอร์

3DWORX ได้ใช้สเปรย์คอนทราสต์สีขาวและเครื่องหมายแม่เหล็กรหัสเฉพาะ ซึ่งทำให้สามารถจัดตำแหน่งการสแกน 3D ได้เกือบทั้งหมดโดยอัตโนมัติ

ซอฟต์แวร์สแกน ถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลองตาข่ายตามการสแกน 3D ตาข่ายถูกส่งออกและโหลดลงใน Geomagic Design X เพื่อสร้างแบบจำลอง CAD 3D

เวิร์กโฟลว์ภายใน Geomagic Design X

จากการวิเคราะห์เบื้องต้นด้วย Geomagic Design X พบว่าโรเตอร์ที่ยังไม่หักงอไปตามแกนตามยาว ซึ่งหมายความว่าโรเตอร์อาจเสียหายได้หากนำกลับมาใช้ใหม่ ดังนั้น ทีมงานจึงตัดสินใจสร้างแบบจำลอง CAD ขึ้นมาใหม่นอกเหนือจากแบบจำลองที่หัก

ความสามารถ Auto Sketch ใน Geomagic Design X ใช้เพื่อเร่งความเร็วในการร่างภาพเพลาแกนกลาง

จำเป็นต้องใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลอง CAD 3D แบบไฮบริดที่มีคุณลักษณะทางเรขาคณิตและสไพลน์แบบ CAD ทั่วไปเพื่อสร้างแบบจำลอง 3D ทราบดีว่า Geomagic Design X เป็นโซลูชันเดียวเท่านั้น โดยสามารถสร้างแบบจำลองพื้นผิวของ “ปีก” ที่มีรูปร่างคล้ายสิ่งมีชีวิตได้อย่างรวดเร็วจากข้อมูลการสแกน 3D จำนวนมาก และร่างรายละเอียดปลายเพลาแบบทั่วไป Geomagic Design X สามารถจัดการแบบจำลองตาข่ายขนาดใหญ่ได้อย่างง่ายดายในขณะที่ร่างแบบจำลอง CAD 3D และสร้างขึ้นโดยใช้ข้อมูลการสแกน

สร้างแบบจำลอง CAD 3D เสร็จสมบูรณ์ใน Geomagic Design X

ในช่วงแรกนั้น มีการใช้เทคนิคการติดตามคุณลักษณะด้วยตนเองเพื่อสร้างแบบจำลอง “ปีก” ที่มีรูปร่างเหมือนสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม ไม่นานนักก็พบว่า Geomagic Design X สามารถทำสิ่งนี้ได้โดยอัตโนมัติโดยใช้ Auto Surfacing ซึ่งช่วยประหยัดเวลาในการสร้างแบบจำลองได้หลายวัน หากใช้ซอฟต์แวร์ CAD แบบดั้งเดิม กระบวนการย้อนวิศวกรรมนี้จะช้าและมีค่าใช้จ่ายสูง

หลังจากที่สร้างแบบจำลอง CAD 3D แรกเสร็จเรียบร้อยแล้ว แบบจำลองดังกล่าวจะถูกเปรียบเทียบกับข้อมูลการสแกน 3D โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ความแม่นยำใน Geomagic Design X ผลลัพธ์ออกมาโดดเด่น แสดงให้เห็นว่าสามารถสร้างแบบจำลอง CAD 3D ได้พอดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แม้จะพิจารณาถึงสภาพความเสียหายที่สำคัญของโรเตอร์ที่สแกน 3D ก็ตาม

เครื่องมือที่ดีที่สุดสำหรับงาน

ตัวอย่างจากโลกแห่งความเป็นจริงนี้แสดงให้เห็นว่าวิศวกรสามารถค้นหาวิธีแก้ปัญหาการผลิตและการผลิตที่ซับซ้อนได้อย่างรวดเร็วด้วยชุดเครื่องมือที่ดีที่สุด การผสมผสานระหว่างเครื่องสแกน 3D และ Geomagic Design X ช่วยให้วิศวกรมืออาชีพสามารถวิเคราะห์ย้อนกลับและตรวจสอบด้วยแสงเพื่อควบคุมคุณภาพได้อย่างคุ้มค่า