Thách thức: Số hóa các bề mặt thô, không texture của một chiếc máy bay cổ điển thành mô hình 3D để tạo ra các phụ tùng thay thế chức năng nếu cần.
Giải pháp: Artec Leo, Artec Studio
Kết quả: Mô hình 3D cực kỳ chi tiết, quét đầy đủ buồng lái bằng sợi thủy tinh và bảo tồn thiết kế thử nghiệm độc đáo của nó dưới dạng mô hình ảo.
Tại sao chọn Artec 3D?: Nếu không có máy quét Artec Leo không dây, việc thu dữ liệu hình học phức tạp, các chi tiết bị che khuất của Sadler Vampire sẽ gần bất khả thi. Sử dụng các công cụ chỉnh sửa nâng cao của phần mềm Artec Studio, việc dọn các điểm thừa chỉ trong vài cú nhấp chuột, tạo ra lưới điểm có độ chi tiết cao, sẵn sàng cho thiết kế ngược.
Phi công thử nghiệm trên máy bay Sadler Vampire
Kể từ khi chiếc LearJet 23 được ra mắt vào năm 1964, ngành hàng không đã mở ra xu thế cho phi cơ riêng, hàng loạt các thiết kế đã liên tục ra đời. Một số thiết kế hướng đến du lịch hàng không sang trọng, còn một số thì thiên về chức năng.
Vào những năm 1980s, một trong những chiếc máy bay với công nghệ tiên tiến nhất thời kì đó mang tên: The Sadler Vampire. Khác với những chiếc máy bay khác, cặp cánh có thể gập được và có thiết kế dạng kén. Cho đến nay, chiếc máy bay này vẫn là một biểu tượng đối với những phi công tự do, thiết kế của nó đã được học hỏi và phát triển ra nhiều biến thể mới.
Tuy nhiên, việc liên tục thử nghiệm và phát triển đồng nghĩa với việc thiết kế của nó không được lưu dưới dạng CAD, khiến nó gần như bất khả thi để tìm kiếm phụ tùng. Trong sự khan hiếm về cung ứng này, một phi công đã nảy ra ý tưởng số hoá toàn bộ chiếc Sadler Vampire với công nghệ quét 3D của Artec.
Số hoá một tượng đài kinh điển trong ngành hàng không
Sau khi chiếc Sadler Vampire được bán đi từ hàng chục năm trước, những người sở hữu đã để tâm hơn đối với các phụ tùng hiếm. Do vậy, trong trường hợp hỏng hóc hoặc sửa đổi, họ đã nghĩ phương án tốt nhất là tạo ra thiết kế số hoá.
Mặc dù cấu trúc cánh máy bay có dạng chỏm, thuận tiện cho việc số hoá, thân máy bay lại không có đinh tán, không có texture, và được chế tạo từ sợi thuỷ tinh có độ bóng cao. Do vậy, mô hình 3D sau khi số hoá bằng phương pháp quét quang trắc sẽ cần chỉnh sửa rất nhiều.
Vì vậy, họ đã nhờ tới sự giúp đỡ của 3DMakerWorld. Đối tác lâu năm này của Artec tư vấn một giải pháp, đó là sử dụng máy quét Artec Leo. Mặc dù máy quét Artec Space Spider có đủ độ chính xác để phục vụ quy trình thiết kế ngược, nhưng máy quét Leo với khả năng quét 35 triệu điểm/giây, màn hình tích hợp, và không dây linh hoạt sẽ phù hợp hơn cho công việc này.
Chad Mees của 3DMakerWorld số hoá khu vực thân của máy bay Sadler Vampire với Artec Leo.
Anh nói: “Chúng tôi đã bố trí một cách sơ sài, thân buồng lái được đặt trên bệ đỡ máy với một thanh sắt xuyên qua. Do vậy, tôi đã phải di chuyển ở phía bên ngoài,”. “Với Artec Leo, công việc đã trở nên dễ dàng hơn, tôi có thể xoay ngược, đưa máy vào trong các khoảng trống và quét những chi tiết bên trong. Với màn hình tích hợp trên thân máy, tôi cũng có thể theo dõi tiến trình quét và tránh va chạm!”
Một lợi thế khác khi sử dụng giải pháp quét 3D của Artec là khả năng đạt được độ chính xác cao không cần tới điểm dán. Điều này đảm bảo chiếc Sadler Vampire sẽ không bị hư hại trong quá trình số quét 3D, rút ngắn quy trình, và hoàn thành chỉ trong vài phút.
Số hoá mô hình với Artec Studio
Đối với quy trình thiết kế ngược nâng cao, các công ty thường đầu tư vào các công cụ của Geomagic for SOLIDWORKS, nhưng trong trường hợp này, Artec Studio đủ khả năng để xử lý nó.
Đặc biệt, Mees cho biết công cụ “defeature brush” của phần mềm quét và xử lý dữ liệu 3D rất hữu ích trong việc loại bỏ các vật thể thừa. Việc này thường rất khó khăn do hình dạng của buồng lái, nhưng với công cụ này, ông có thể đảm bảo các bề mặt của các bộ phận khớp với nhau hoàn hảo.
Mô hình 3D của buồng lái dạng kén của máy bay Sadler Vampire. Ảnh do 3DMakerWorld cung cấp.
Mees nhận xét: “Tại một số điểm có thể xuất hiện dị vật, chúng ta có thể loại bỏ chúng với công cụ làm mượt (smooth) của Artec Studio”. “Ở các vị trí vỏ giao nhau, phần mềm cũng có thể kết nối các bề mặt một cách dễ dàng.”
Anh nói: “Quy trình dọn điểm thừa cũng có thể thao tác hoàn toàn với Artec Studio. Tôi không cần phải chỉnh sửa bất kì lưới điểm nào.”
Anh tin rằng công cụ làm dày bề mặt của Artec Studio có thể giúp quy trình trở nên dễ dàng hơn. Máy bay Vampire có rất nhiều bề mặt hẹp, khiến việc quét 2 mặt trở nên khó khăn. Đây là một vấn đề có thể xử lý dễ dàng bằng cách tăng độ dày tại một số vị trí.
Nhưng kể cả khi không có tính năng này, lưới điểm vẫn có thể xuất ra thành mô hình 3D hoàn chỉnh, với độ chi tiết cao dành cho việc thiết kế ngược.
Lưới điểm 3D của Sadler Vampire.
Phân tích & khả năng nâng cấp
Cho dù có thể tạo ra mô hình máy bay Vampire theo cách thủ công, Mees cho rằng việc này cũng không thể chứng minh liệu nó có chính xác không. Với quét 3D của Artec, bạn có thể quét các đường cong trên thân máy bay, sau đó đưa dữ liệu vào mô phỏng CFD và phân tích ảnh hưởng của nhiễu động không khí tới hiệu suất máy bay.
Trong giai đoạn này, chủ nhân của chiếc Vampire chưa có dự định phân tích CFD, nhưng giờ họ đã có file thiết kế và có thể thiết kế ngược trong trường hợp cần nâng cấp hoặc thay thế phụ tùng.
Cố vấn quét 3D của 3DMakerWorld Kevin Stucky nói: “Artec Leo là một thiết bị tối ưu cho tác vụ này nhờ trường nhìn rộng và khả năng linh hoạt của nó”. “Việc quét trong các khu vực chật hẹp khó di chuyển hay phải mang theo laptop thường rất bất tiện. Leo đã loại bỏ những bất tiện này với khả năng linh hoạt của nó, bản quét cũng rất rõ ràng và không có nhiễu”.
“Nếu không nhờ tới giải pháp quét 3D của Artec Leo, tác vụ đo quét chính xác máy bay có thể đã trở thành một nhiệm vụ bất khả thi”.
