Inżynieria Odwrotna i Skanowanie 3D – od Projektu do Wytwarzania

Studia mają na celu przygotowanie uczestników do kompleksowej realizacji procesów inżynierii odwrotnej oraz wytwarzania addytywnego – od pozyskania geometrii obiektu, przez modelowanie cyfrowe, aż po wykonanie fizycznego elementu.

Główne cele kierunku:

• wyposażenie uczestników w kompetencje pozyskiwania danych geometrycznych z wykorzystaniem technologii skanowania 3D,
• nauczenie przetwarzania chmur punktów oraz rekonstrukcji modeli cyfrowych w środowisku CAD,
• rozwinięcie umiejętności stosowania inżynierii odwrotnej w rekonstrukcji, optymalizacji i modyfikacji elementów technicznych,
• przygotowanie do projektowania części przeznaczonych do wytwarzania addytywnego z uwzględnieniem zasad technologiczności,
• nauczenie doboru technologii druku 3D oraz materiałów w zależności od funkcji i przeznaczenia obiektu,
• ukształtowanie umiejętności integracji procesów skanowania, modelowania i produkcji w spójny workflow projektowy,
• rozwinięcie kompetencji w zakresie wdrażania rozwiązań opartych na skanowaniu 3D i druku addytywnym w przemyśle oraz sektorze kreatywnym,
• przygotowanie do realizacji kompleksowego projektu obejmującego pełny cykl: skan – rekonstrukcja – modyfikacja – wytworzenie – dokumentacja.

Celem bloku jest zbudowanie praktycznego rozumienia procesu inżynierii odwrotnej oraz zasad metrologii stosowanych w cyfrowym odwzorowaniu obiektów.

Uczestnicy:

• analizują workflow inżynierii odwrotnej w środowisku przemysłowym,
• interpretują dokumentację techniczną i rysunek wykonawczy,
• poznają zasady tolerowania wymiarów oraz GD&T,
• rozumieją znaczenie dokładności pomiarowej i jakości danych,
• identyfikują obszary zastosowania reverse engineering w przemyśle i projektowaniu.

Efektem bloku jest umiejętność świadomego planowania procesu inżynierii odwrotnej zgodnie ze standardami technicznymi.

Celem bloku jest rozwinięcie umiejętności pozyskiwania geometrii obiektów z wykorzystaniem różnych technologii skanowania 3D.

Uczestnicy:

• poznają działanie skanerów laserowych i światła strukturalnego,
• stosują fotogrametrię w rekonstrukcji obiektów,
• kalibrują urządzenia pomiarowe,
• dobierają metodę skanowania do rodzaju obiektu i wymaganej dokładności,
• opracowują surowe dane pomiarowe.

Efektem bloku jest umiejętność samodzielnego wykonania poprawnego skanu 3D dostosowanego do celu projektowego lub przemysłowego.

Celem bloku jest nauczenie przekształcania danych pomiarowych w poprawne modele cyfrowe.

Uczestnicy:

• filtrują i czyszczą chmury punktów,
• tworzą siatki trójkątów (mesh),
• rekonstruują powierzchnie i naprawiają błędy geometrii,
• optymalizują modele pod kątem dalszego modelowania CAD.

Efektem bloku jest umiejętność przygotowania poprawnego modelu cyfrowego gotowego do parametryzacji lub produkcji.

Celem bloku jest rozwinięcie umiejętności odtwarzania i parametryzacji geometrii w systemach CAD.

Uczestnicy:

• tworzą modele parametryczne na podstawie danych ze skanu,
• stosują surface modeling w rekonstrukcji złożonych kształtów,
• odtwarzają elementy funkcjonalne i geometryczne,
• opracowują dokumentację techniczną modelu,
• optymalizują konstrukcję pod kątem technologiczności.

Efektem bloku jest umiejętność tworzenia edytowalnych modeli CAD dostosowanych do realiów produkcyjnych.

Celem bloku jest przygotowanie do projektowania elementów przeznaczonych do druku 3D z uwzględnieniem ograniczeń technologicznych i materiałowych.

Uczestnicy:

• analizują właściwości materiałów addytywnych,
• dobierają technologię druku 3D do funkcji obiektu,
• projektują konstrukcje zoptymalizowane pod kątem wagi i wytrzymałości,
• wykonują slicing oraz dobierają orientację i podpory,
• optymalizują parametry wydruku.

Efektem bloku jest umiejętność przygotowania kompletnego modelu produkcyjnego do wytwarzania addytywnego.

Celem bloku jest opanowanie technik wykańczania obiektów oraz integracji druku 3D z procesami przemysłowymi.

Uczestnicy:

• obrabiają mechanicznie wydruki,
• wykańczają powierzchnie i poprawiają estetykę obiektów,
• przeprowadzają kontrolę jakości,
• analizują zastosowanie druku 3D w prototypowaniu i produkcji części końcowych.

Efektem bloku jest umiejętność uzyskania finalnego, funkcjonalnego i estetycznego obiektu gotowego do wdrożenia.

Celem bloku jest pokazanie zastosowań skanowania 3D i inżynierii odwrotnej w przemyśle, kulturze i projektowaniu artystycznym.

Uczestnicy:

• analizują studia przypadków wdrożeń przemysłowych,
• opracowują rekonstrukcje części zamiennych,
• tworzą repliki i modele dla sektora digital heritage,
• łączą aspekty techniczne z estetyką i designem obiektu.

Efektem bloku jest umiejętność zastosowania technologii w różnych kontekstach branżowych.

Celem bloku jest integracja wszystkich zdobytych kompetencji w ramach kompleksowego projektu realizacyjnego.

Uczestnicy:

• wykonują skan wybranego obiektu,
• opracowują rekonstrukcję cyfrową,
• wprowadzają modyfikację projektową,
• drukują finalny obiekt,
• przygotowują dokumentację techniczno-artystyczną,
• prezentują projekt przed komisją.

Efektem bloku jest realizacja kompletnego procesu: skan – rekonstrukcja – projekt – wytworzenie – dokumentacja.

• Geomagic Design X – zaawansowana inżynieria odwrotna i rekonstrukcja modeli CAD
• CloudCompare – analiza i przetwarzanie chmur punktów
• MeshLab – edycja i naprawa siatek trójkątów
• Oprogramowanie dedykowane do obsługi skanerów 3D (w zależności od wykorzystywanego sprzętu)
• SolidWorks
• Autodesk Fusion
• Rhinoceros
• Solid Edge
• Siemens NX
• Blender
• ZBrush
• Ultimaker Cura
• PrusaSlicer

Zaliczenie modułów tematycznych:

• wykonanie zadań laboratoryjnych z zakresu skanowania 3D i przetwarzania danych,
• opracowanie modelu CAD na podstawie pozyskanych danych pomiarowych,
• przygotowanie modelu do wytwarzania addytywnego (slicing, parametry produkcyjne),
• realizację krótkich projektów cząstkowych w wybranych technologiach,
• prezentację wyników pracy oraz omówienie przyjętych rozwiązań technologicznych.

Ocena uwzględnia poprawność techniczną, zgodność z wymaganiami projektowymi, jakość dokumentacji oraz umiejętność samodzielnego rozwiązywania problemów.

Warunkiem ukończenia studiów jest realizacja projektu dyplomowego obejmującego pełny proces:

• wykonanie skanu wybranego obiektu,
• rekonstrukcję i parametryzację modelu cyfrowego,
• modyfikację projektową lub optymalizację konstrukcji,
• wytworzenie fizycznego obiektu w technologii addytywnej,
• przygotowanie dokumentacji techniczno-artystycznej,
• publiczną prezentację projektu przed komisją.

Warunkiem uzyskania świadectwa ukończenia studiów jest uzyskanie zaliczeń ze wszystkich bloków programowych oraz pozytywna ocena projektu dyplomowego.