Thiết kế ngược là gì? Giải pháp quét 3D cho thiết kế ngược

Thiết kế ngược vẫn đang là một khái niệm khá mới mẻ đối với nhiều người kể cả những người hoạt động trong lĩnh vực kỹ thuật. Vậy phương pháp thiết kế hiện đại này có những điểm gì đặc biệt và khác biệt so với cách thức thiết kế truyền thống? Hãy cùng 3DCUBE tìm hiểu qua bài viết sau đây.

Tìm hiểu chi tiết về thiết kế ngược là gì? 

Tìm hiểu thiết kế ngược là gì?

Thiết kế ngược là quy trình tái thiết kế một sản phẩm hiện có thông qua quá trình số hóa không gian ba chiều của sản phẩm đó bằng các thiết bị quét 3D. 

Các thiết bị quét 3D sẽ ghi lại các tọa độ không gian của bề mặt sản phẩm và biến đổi thành dữ liệu số. Từ dữ liệu số hóa này kỹ sư có thể sử dụng phần mềm thiết kế để xây dựng lại mô hình 3D tương ứng của sản phẩm. 

Mô hình 3D sau đó có thể được chỉnh sửa, cải tiến để phù hợp với yêu cầu thiết kế mới hoặc đáp ứng tốt hơn nhu cầu người dùng.

Phương pháp thiết kế ngược 

Phương pháp thiết kế ngược có những ưu điểm vượt trội khi áp dụng cho các thiết kế có bề mặt phức tạp với đặc điểm hình dạng không thể xác định bằng các thông số cụ thể. Điển hình là các loại sản phẩm như: cánh tua-bin phản lực, các bề mặt khí động học trong thiết kế động cơ máy bay, cánh quạt tàu ngầm với đặc tính thủy động học,... 

Các bề mặt này thường có hình dạng xoắn và phức tạp khó mô tả bằng thông số toán học. Do đó, thiết kế ngược cho phép chuyển đổi chính xác các mẫu thiết kế trên sang mô hình số 3D và được ứng dụng rất rộng rãi trong việc thiết kế và chế tạo lại các sản phẩm này để cải tiến cũng như đáp ứng tốt hơn các yêu cầu kỹ thuật.

Như vậy, thiết kế ngược cho phép chúng ta nâng cấp các sản phẩm hiện có một cách nhanh chóng và hiệu quả để đưa ra thị trường các phiên bản mới đáp ứng tốt hơn mong đợi của khách hàng.

Ứng dụng của công nghệ quét 3d và thiết kế ngược

Thiết kế ý tưởng một cách chân thực

Ứng dụng của công nghệ in 3D và thiết kế ngược là thiết kế ý tưởng một cách chân thực

Công nghệ thiết kế ngược giúp khách hàng hình dung rõ hơn về sản phẩm cần tạo ra ngay từ ý tưởng ban đầu. Dựa trên yêu cầu và mong muốn của khách hàng kỹ sư sẽ phác thảo những concept thiết kế sơ bộ. Sau đó đưa ra các phương án thiết kế khả thi cho sản phẩm dưới góc nhìn kỹ thuật. 

Khách hàng và các bộ phận liên quan có thể thảo luận và lựa chọn concept phù hợp dựa trên những tiêu chí và mục tiêu thiết kế đã đề ra ban đầu. 

Điều này không chỉ giúp khách hàng hình dung rõ hơn sản phẩm mà còn đảm bảo thiết kế cuối cùng đáp ứng tối đa các yêu cầu đã đặt ra. Đồng thời nó cũng tối ưu thời gian và chi phí phát triển sản phẩm.

Thiết kế chi tiết từng bộ phận 

Ứng dụng của công nghệ in 3D và thiết kế ngược là thiết kế chi tiết 

Bên cạnh việc phát triển các concept thiết kế tổng thể, thiết kế ngược còn cho phép xây dựng mô hình 3D chi tiết của từng bộ phận sản phẩm dựa trên dữ liệu quét 3D. 

Kỹ sư sẽ bắt đầu với thiết kế tổng quát toàn bộ sản phẩm để xác định cấu trúc và chức năng từng phần. 

Tiếp theo là nghiên cứu và đưa ra các phương án thiết kế tối ưu cho từng chi tiết riêng lẻ. 

Sau cùng, các bộ phận được lắp ráp lại thành toàn bộ sản phẩm và tinh chỉnh để đảm bảo độ chính xác và tương thích với yêu cầu thực tế. 

Quy trình chi tiết này giúp đảm bảo chất lượng của từng bộ phận cũng như toàn bộ sản phẩm, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đã đặt ra.

Tạo mẫu

Ứng dụng của công nghệ in 3D và thiết kế ngược là tạo mẫu

Thiết kế ngược cho phép tái tạo và nâng cấp các sản phẩm hiện hữu một cách nhanh chóng mà không cần dựa trên bản vẽ thiết kế ban đầu. 

Thông qua quá trình quét và chuyển đổi sản phẩm sang mô hình 3D số, có thể sử dụng các phần mềm chuyên dụng để thiết kế lại hoàn toàn sản phẩm mới dựa trên mô hình đó. 

Chỉ cần điều chỉnh các thông số kỹ thuật như kích thước, hình dạng hay vật liệu là có thể nhanh chóng tạo ra mẫu thử nghiệm cho sản phẩm mới một cách dễ dàng. 

Nhờ đó, thiết kế ngược giúp rút ngắn đáng kể thời gian và chi phí cho quá trình nghiên cứu, phát triển và sản xuất sản phẩm mới. 

Xem thêm: Xu hướng phát triển tương lai của công nghệ in 3D màu

Quy trình thiết kế ngược 

Quét mẫu 3D (Scan 3D) 

Đầu tiên, máy quét 3D sẽ thu thập dữ liệu về hình dạng không gian của mẫu thực tế thông qua hai phương pháp phổ biến. Phương pháp tiếp xúc sử dụng các thiết bị như máy đo tọa độ CMM, cánh tay máy đo... để ghi lại tọa độ của các điểm tiếp xúc trên bề mặt mẫu. 

Dữ liệu quét 3D được lưu trữ và đóng vai trò là cơ sở dữ liệu tham khảo cho các bước thiết kế ngược tiếp theo.

Thiết kế ngược ( Reverse Design)

Thiết kế ngược (Reverse Design)

Để tái tạo lại mô hình 3D chính xác từ dữ liệu quét 3D, các kỹ sư sử dụng các phần mềm chuyên dụng như Geomagic, RapidForm, Catia, Solidworks... Giai đoạn này còn được gọi là chuyển đổi dữ liệu scan sang dữ liệu CAD. 

Quá trình thiết kế ngược đòi hỏi áp dụng nhiều kỹ thuật để tạo ra các khối rắn (solid) hay các bề mặt 3D phức tạp (surface) tương ứng với dữ liệu scan với độ sai lệch cho phép dao động từ 0,05-0,3mm.

Ngoài phần mềm RapidForm chuyên dụng, hiện nay các phần mềm CAD phổ biến khác như Solidworks, ProE, Catia và NX cũng đã tích hợp sẵn các module thiết kế ngược để thuận tiện cho công đoạn này. Khi đã có mô hình và mẫu 3D hoàn chỉnh, các kỹ sư có thể tiến hành chỉnh sửa, cải tiến mô hình CAD để phù hợp với các yêu cầu về chức năng của sản phẩm trước khi bước vào khâu sản xuất đại trà.

Trên đây là những thông tin chi tiết về thiết kế ngược mà 3dCube đưa ra. Hy vọng qua bài viết bạn có thêm sự hiểu biết về công nghệ này. 

Xem thêm: Ưu, nhược điểm của ứng dụng in 3D trong sản xuất linh kiện