A. Giới thiệu sơ lược về Kỹ thuật ngược (Reverse Engineering)

Hiện nay, để nâng cao năng suất, độ chính xác chế tạo và đơn giản hóa quy trình công nghệ, công nghệ Kỹ Thuật Ngược ngày càng được sử dụng rộng rãi tại các nước phát triễn trên thế giới và đang dần được các công ty trong nước tin tưởng áp dụng.
Bản chất của công nghệ này là sử dụng các loại máy đo 3D kết hợp với phần mềm thích hợp tái tạo lại bản vẽ thiết kế dưới dạng số hoá của một sản phẩm có sẵn để tối ưu hoặc đưa vào gia công trên các máy tự động CNC.

Qui trình thiết kế theo phương pháp Kỹ Thuật Ngược như sau:

Các trang thiết bị và phần mềm được sử dụng trong công nghệ:

Hệ thống thiết bị 3D laser Scanner (máy quét 3 chiều): hiện tại có 2 dòng thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất trên thị trường: Handyscan của hãng Creaform (sản xuất tại Canada) và ATOS của hãng GOM (sản xuất tại Đức). Cả hai dòng máy đều đạt độ chính xác rất cao, tốc độ thu và truyền dữ liệu rất nhanh đặc biệt là không hạn chế kích thước vật quét. Ngoài ra, một số dòng máy khác đáp ứng nhu cầu trong thiết kế ngược như: Artec Spider (handyscan), Geomagic Capture,…
Phần mềm thiết kế ngược chuyên dùng:
Geomagic Studio là phần mềm chỉnh sửa dữ liệu lưới (dữ liệu Scan 3D),
Rapidform XOR là phần mềm thiết kế 3D dựa trên dữ liệu Scan 3D.
Một số thuật ngữ khác như: “chuyển đổi dữ liệu Scan thành dữ liệu CAD” là cách mà mọi người hay dùng để mô tả quá trình này. Bên cạnh phần mềm chuyên dùng Rapidform XOR, các phần mềm CAD thông dụng như: Solidworks, ProE, Catia và NX đều có module thiết kế ngược tích hợp sẵn.

B. Ứng dụng Kỹ Thuật Ngược trong thiết kế chế tạo body xe ô tô:

Qui trình thiết kế phần body xe:
Bước 1: Sáng tạo kiểu dáng

 

Xuất phát từ Ý Tưởng sơ khai, các họa sỹ chuyên nghiệp sẽ vẽ thật nhiều những mẫu mã mới lạ, sau đó các phòng ban trong công ty sẽ họp và chọn lọc để loại các phác thảo không phù hợp dựa trên những tiêu chí cơ bản ban đầu.
Bước 2: Clay Modeling (Tạo mô hình đất sét)

Xuất phát từ bộ khung sườn có sẵn hoặc gần giống, được định vị cân bằng và đúng chuẩn. Thường thì phải dựng trống đứng và tay lái vuông góc trục xe. Phần đất sét được đắp lên khung và tạo dáng qua bàn tay điêu luyện của các nghệ nhân một cách dễ dàng. Trong một số trường hợp vật liệu đất sét có thể được thay thế bằng gỗ hoặc thạch cao,…
Tại bước này, sản phẩm prototyping được hình thành mang tính trực quan sinh động. Giúp cho việc trao đổi phương án chỉnh sửa rất thuận lợi. Trong suốt quá trình tạo mẫu đất sét: các thành viên trong công ty bao gồm: bộ phận thiết kế, phòng kinh doanh, phòng điều nghiên và chăm sóc khách hàng, phòng sản xuất, ban giám đốc đều có thể quan sát, đánh giá và đóng góp ý kiến.
Bên Thiết kế sẽ kết hợp với bộ phận tạo mẫu chỉnh sửa kích thước mô hình sao cho hợp lý căn cứ vào đối tượng sử dụng.
Bên kinh doanh sẽ kết hợp với bên sản xuất tính toán sơ bộ chi phí sản xuất dẫn đến giá thành có phù hợp với phân khúc thị trường hay chưa từ đó cần thay đổi như thế nào cho phù hợp.
Bên chăm sóc khách hàng sẽ bổ sung thêm ý tưởng dựa trên những complain cũng như những nhu cầu thực tế của khách hàng từ các model trước.
…
Ban giám đốc sẽ tổng hợp ý kiến và quyết định chỉnh sửa trực tiếp trên mẫu này
Công việc chỉnh sửa hình dáng, biên dạng trên mô hình đất sét là rất nhanh và rất dễ.
Bước 3: Số hóa sản phẩm prototype bằng phương pháp Scan 3D

 
Sử dụng các thiết bị Scan 3D để quét biên dạng của sản phẩm prototype và thu thập dữ liệu *.STL (Polygon Mesh – lưới đa giác). Sau đó sử dụng các phần mềm chuyên dụng chỉnh sửa dữ liệu lưới (Geomagic Studio).
Bước 4: Thiết kế ngược

 

Dựa trên dữ liệu Scan 3D và kết hợp với phần mềm thiết kế ngược điễn hình như Rapid form XOR phần body của xe sẽ dần dần được xây dựng thành file 3D. Công việc này chia làm 3 công đoạn: đầu tiên thiết kế tổng quát toàn bộ thân xe (trở thành đối tượng Surface), sau đó nghiên cứu phương án phân mảnh cho từng bộ phận phù hợp với chức năng riêng của chúng và sau cùng là thiết kế vị trí lắp ghép và làm dày tấm (trở thành đối tượng Solid).

Sản phẩm điển hình: