UNIVERZITET U BANJALUCI MAINSKI FAKULTET BANJA LUKA

KATEDRA ZA OBRADU METALA DEFORMISANJEM

NEKONVENCIONALNE TEHNOLOGIJE

SEMINARSKI RAD

REVERZNI INZENJERING

STUDENT: OSI DRAGAN

NIVO STUDIJA: MASTER

DATUM: 22.12.2013.godine

- 1 -

SADRAJ:

Reverzni inenjering...................................................................2

3D mjerni ureaj MCAx20+.......................................................4

Od fizikog modela do CAD podataka za proizvodnju..............7

CAD model rekonstruisan na temelju 3D digitalizacije............10

3D STAMPANJE-Rapid prototyping........................................13

Izgled gotovog modela...............................................................19

- 2 -

Reverzni inenjering

Reverzni je inenjering proces otkrivanja tehnolokih principa ureaja, objekta ili sistema kroz analizu njegove strukture, funkcije i operacije. esto ukljuuje podrku (npr. mehanikih ureaja, elektronikih komponenti ili programa) odvojeno i analiziranje njegovog rada u detalje kako bi se koristili u odravanju, ili pokuati napraviti novi ureaj ili program koji obavlja isti zadatak, bez kopiranja bilo ega od originala.

Reverzni inenjering potie iz analize hardvera za komercijalne potrebe. Svrha je utvrditi odluke o dizajniranju zavrnih proizvoda sa malo ili bez dodatnog znanja o postupcima ukljuenima u proizvodnju originala. Iste tehnike se trenutno istrauju za sisteme aplikacija za naslijeivanje, ne za potrebe industrije, nego radije da bi se zamijenila netana, nepotpuna ili na bilo koji nain nedostupna dokumentacija.

Razlozi za obrnuto inenjerstvo

Izgubljeni dokumenti Dokumenti nekog ureaja su izgubljeni (ili nisu ni bili nikad napisani) , a osoba koja je to dizajnirala vie nije dostupna. Integrirani krugovi su esto dizajnirani na zastarjelim sistemima te ukoliko elimo i dalje ukljuiti funkcionalnost tog sklopa u novoj tehnologiji, koristei obrnuti inenjering moemo redizajnirati postojei sklop.

Analiza produkta Da bi ispitali kako proizvod radi, od kojiih se komponenti sastoji, odrediti okvirnu cijenu te otkriti kopiranje neijeg patenta.

Dodatne mogunosti:

Digitalni popravci/nadogradnje Sigurnosno ispitivanje Vojna ili komercijalna pijunaa Kraom i rastavljanjem tueg prototipa

saznajemo protivnikova najnovija otkria Kreacija nedoputenih/nelicenciranih duplikata Akademske namjere Kompetitivna tehnika inteligencija (shvaanje da li protivnik stvarno radi ono

to pria) Uenje na tuim grekama (i ne ponavljanje istih)

- 3 -

Obrtnuto inenjerstvo mehanikog ureaja

Kako je stvaranje dizajna pomou kompjutera (CAD Computer-aided design) postalo popularno, obrnuto inenjerstvo je postala najea metoda u kreiranju 3D virtualnog modela iz ve postojeeg dijela koritenog u 3D CADu ili drugom softveru. Obrnuto inenjerstvo se sastoji od mjerenja objekta (koristei 3D skeniranje raznoraznim tehnologijama) te zatim rekonstrukcijom istog kao 3D modela.

3D vizuelizacija, analiza i arhiviranje

Optiki 3D merni ureaji MCAx20 omoguavaju brzo, jednostavno i precizno beleenje oblika razliitih objekata nezavisno od materijala, veliine ili sloenosti. Ovaj 3D merni sistem je prenosiv pa merenje nije ogranieno na laboratoriju, ve se lako sprovodi na terenu. Detaljan oblik objekata ostaje sauvan u raunaru to uz mnogobrojne programske funkcije omoguava niz razliitih podruja primene kao to su:

Razvoj proizvoda Rekonstrukcije Dizajn Arhitektura Stomatologija Medicina

U dizajnu i razvoju proizvoda trodimenzionalna digitalizacija se koristi za analizu sopstvenih ili konkurentskih proizvoda. Mogua su virtuelna sklapanja sklopova u raunaru ime se proverava kako se delovi uklapaju u celinu. Rezultati trodimenzionalne digitalizacije omoguavaju izuzetno realistine prezentacije, vizuelizacije i animacije. Uzastopnom digitalizacijom objekata tokom vremena i uporeivanjem rezultata prate se sve pojave oteenja, a detaljni rezultati olakavaju planiranje i pripremu popravki.

- 4 -

3D mjerni ureaj MCAx20+ Specifikacije MCAx20+

Mjerni domet

Tanost mjerenja

Zapreminsko duinska tanost

Teina ruke

2.0 m (6.6 ft.) 0.023 mm (0.0009 in.) 0.033 mm (0.0013 in.) 8.2 kg (18.1 lbs)

- 5 -

- 6 -

Softverski paket za kontrolu MCAx20+

FOCUS

ModelMaker MMDx/MMCx Skeneri i MCAx ruke neprimjetno surauju sa Focus-ovim softverom pri skeniranju i dodirnom sondom prilikom prikupljanja podataka i inspekcijskim procesima. To je potpuno rjeenje koje tjesno surauje izmeu hardvera i softvera i nudi zagarantovanu preciznost i rad bez ikakvih greaka.

FOCUS 10 podrava intuitivnu inspekciju pomou zglobne ruke ili optiki kontrolnog mjerenja sa taktilnim i / ili skenirnim sondama. Softver je posebno dizajniran kako bi se lako kontrolisao protok podataka uz minimalne interakcije korisnika.

Po prvi put , korisnik moe zavriti runo prikupljanje podataka i inspekcijske poslove iz Focus-a bez ugroavanja performansi ili kontrolnog dijela. Oblak taaka gradi se u realnom vremenu tako to se prelazi neprimjetno laserskim skenerom preko geometrije primjerka. Za obrnuti inenjering, aplikacije korisnici mogu odabrati iz iroke ponude razliite paketi koji si vrsto integrisani u sva Nikon mjerila rune skenere.

- 7 -

Od fizikog modela do CAD podataka za proizvodnju

Rekonstrukcija kuita privjeska za kljueve za alarm od auta:

Razvoj novih proizvoda ili alata temelji se esto na ve postojeim proizvodima ili fizikim modelima. Njih treba rekonstruirati u nekom od CAD sistema, kako bi se dobio raunarski model prikladan za daljnje projektovanje, izradu alata i pripremu proizvodnje. Ovaj postupak naziva se reverzibilno inenjerstvo (reverse engineering), jer se iz postojeeg objekta izvodi tehnika dokumentacija, umjesto da se na temelju nacrta izrauje proizvod.

Jednostavne geometrijske oblike lako je definisati u raunaru na temelju nekoliko jednostavnih mjera poput promjera, udaljenosti itd., tako da je kod ovakve rekonstrukcije dovoljno koristiti pomino mjerilo. No dananji su proizvodi iz funkcionalnih, estetskih i ergonomskih razloga veinom vrlo sloenog oblika. Te slobodno definirane (zakrivljene) povrine mogu se precizno rekonstruirati jedino na temelju velikog broja mjernih taaka, a njih je klasinim mjernim metodama vrlo teko ili nemogue izmjeriti u dovoljnom broju.

Optiki sistem za trodimenzionalnu MCAx20+ odreuje u kratkom vremenu velik broj mjernih taaka sa povrine objekta koji treba biti rekonstruisan. Ovakav detaljan mjerni rezultat omoguuje vrlo preciznu i brzu raunarsku rekonstrukciju oblika, pa tako smanjuju vrijeme razvoja i poveavaju kvalitetu proizvoda.

- 8 -

U ovom sluaju osim same rekonstrukcije modela bie izvrena i opravka polomljenog dijela koji je na slici oznaen sa crvenom bojom kao i poboljanje samog dizajna kuita.

Prije poetka skeniranja da bi na njemu bilo mogue izvriti 3D skeniranje i uzimanje mjera pomou dodirnog ticala bilo je potrebno rastaviti kuite na sastavne dijelove od kojih smo izolovali sklop kuita koji se sastoji od dva dijela koja emo da rekonstruiemo. Na slici su ti dijelovi oznaeni sa

1 - gornji poklopac 2 - donji poklopac

- 9 -

Trodimenzionalni rezultat digitalizacije u obliku poligonizirane mree uitava se pomou STL-formata u odgovarajue programe za rekonstrukciju povrina. Kod programa koji ne podravaju obradu velikog broja mjernih taaka prikladniji je rad s presjecima (krivuljama) koje se iz FOCUSA eksportiraju u npr. VDA, IGES ili ASCII formatima. Tokom postupka rekonstrukcije opisuje se povrina objekta zakrivljenim matematiki definisanim povrinama (najee NURBS ili BESSIER), a postupak je znatno jednostavniji i precizniji to je rezultat digitalizacije kvalitetniji i potpuniji.

Nakon skeniranja pomocu MCAx20+ dobili smo oblak taaka koji smo sauvali u stl fajlu da bi ga importovali u neki od CAD softvera. U ovom sluaju to je bio SolidWorks 2013. Drugi tip fajla koji nam je bio potreban radi rekonstrukcije pravog modela u CAD softveru bio je igs koji je u sebi sadrao tane dimenzije pojedinih povrina koje su nam bile potrebne za nau detaljnu analizu i izradu dijela.

Nakon prebacivanja dobijenih rezultata mjerenja fajlovi u SolidWorks-u izgledaju prema sl.

- 10 -

Rezultat trodimenzionalne digitalizacije optikim mjernim sistemom MCAx20+ detaljne su poligonizirane mree ili oblaci taaka (prema potrebi i s nekoliko milijona mjernih taaka), te u obliku presjeka, karakteristinih linija ili zasebnih taaka.

CAD model rekonstruisan na temelju 3D digitalizacije. Kvaliteta rekonstruiranog CAD modela procjenjuje se najee na temelju glatkoe

kreiranih povrina, odnosno valovitosti pojedinih ploha i kontinuiteta meu njima (poklapanje, tangentnost, i zakrivljenost), a analizu olakavaju alati poput simulacije odsjaja "zebra uzorka". Tanost oblika i dimenzija modela kod tradicionalnih metoda digitalizacije npr. taktilnim koordinatnim mjernim ureajima, provjerava se samo u manjem broju taaka ili izmjera. Ako je naprotiv fiziki model digitaliziran sistemom MCAx20+, njegov oblik opisuje veliki broj mjernih taaka, tako da se provjera tonosti rekonstruiranog CAD modela provodi cjelovito po kompletnoj povrini. Time se uklanja opasnost od kreiranja povrina, koje su dodue glatke i lijepe, no vrlo netane.

- 11 -

Rekonstruisani dijelovi na osnovu oblaka taaka i izmjerenih povrina na poklopcima oznaeni su uom bojom, novi dodatci i poboljani dizajn je oznaen plavom bojom dok je opravka i konstrukcija novog dijela koji je na orginalu bio polomljen oznaena je crvenom.

Analiza kontinuiranosti rekonstruiranog CAD modela pomou "zebra uzorka".

Plava slika predstavlja donju plou,odnosno donji dio kuita od alarma, dok uti dio predstavlja gornji dio kuita. Poslije analize je utvreno da na kuitu ne postoje neki nedostatci, te da je isto spremno za pripremu za izradu.

- 12 -

Poslije izvrene analize rekonstruisanog kuita i nakon sto je utvreno da su svi pojedini dijelovi odraeni kako treba dijelovi kuita se snimaju u STL fajlovima i prosljeuju na 3D tampanje- Rapid prototyping.

Na slikama su dati izgledi oba dijela kuita snimljeni u STL fajlu (STereoLithography) format otvorenog tipa koji je predstavila firma 3D Systems. Fajl je primarno namenjen 3D tampaima i tampi 3D modela. iroko je rasprostranjen u CAM industriji i mnogo CAD/CAM programa moe da eksportuje objekte u ovaj format. Zahvaljujui tome, inenjeri mogu vrlo brzo da dobiju prototip svog proizvoda u materijalnom obliku i da bolje sagledaju da li postoje neki problemi koje treba ispraviti.

- 13 -

3D STAMPANJE-Rapid prototyping Dimension Elite 3D printer koji se nalazi na Mainskom fakultetu u Banjaluci i

na njemu ce biti izvrseno stampanje 3D modela od plastike. U narednih par koraka ce biti objasnjena njegova upotreba na stampanju alarma.

- 14 -

Dimension Elite specifikacija proizvoda

- 15 -

Model materijala: ABSplus u devet boja

Potporni materijal: Rastvorljiv ili lako lomljiv

Veliina 3D modela za tampu: 203 x 203 x 305 mm (8 x 8 x 12 in.)

Debljina nanoenja slojeva plastike: 0.254 mm (0.010 in.) or 0.178 mm (0.007 in.)

Mogunost koritenja operativnog sistema: Windows XP/Windows 7

Network konekcija: Ethernet TCP/IP 10/100 base T

Veliina i teina: 686 x 914 x 1041 mm (27 x 36 x 41 in.); 136 kg (300 lbs.)

Potronja energije: Dimension Elite 3D Printer:

100120 VAC 60 Hz, minimum 15A ili 220240 VAC 50/60 Hz, minimum 7A

SCA-1200 podrka: 100-120 VAC, 15A, 60 Hz or 220-240 VAC, 10A, 50 Hz

1. Eksportovan fajl iz SolidWorks-a u STL formatu se preko USB-a prebacuje na raunar koji je povezan sa 3D printerom.

2. Priprema stampe se vrsi u CatalystEX sofrveru u koji otvorimo STL fajl koji smo prethodno pripremili na USB flash.

- 16 -

3. Nakon otvaranja fajla vrimo pozicioniranje modela po X,Y,Z osi radi dobijanja sto boljeg printanog dijela i sto manje potrosnje potpornog materijala.

4. Postavljanje opcija

Rezolucija printanja

- 17 -

Vrsimo izbor rezolucije printanja u zavisnosti od namjene modela, bolja rezolucija nam daje ljepsi izgled i glatku povrsinu gotovog modela, kao i njegovu precizniju izradu. U ovom slucaju je odabrana rezolucija 0.1778mm.

Unutranjost modela Ova opcija prua nam mogunost izbora unutranjosti modela radi to manjeg utroka materijala ali i kraeg vremena izrade modela. U mogunosti smo da biramo izmeu punog modela i upljeg modela, za nau tampu je izabran pun model.

Support fill Nain nanoenja ABS plastike. U veini sluajeva je to SMART.

Broj kopija Mounost printanja veeg broja kopija odjednom.

STL jedinice i razmjera Prua mogunost izbora jedinica i izbora razmjere po elji.

5. Pozicioniranje modela U ovom dijelu vrimo pozicioniranje modela u odnosu na postolje ili plou na kojoj ce biti odstampani 3D modeli.

- 18 -

6. Poslije izvrenog pozicioniranja moemo da pristupimo printanju. 7. Preemo na 3D printer. Trebamo se uvjeriti da je ploa za printanje ista i da je maina

napunjena.

8. Lociramo LCD ekran na desnoj strani printera na kojoj moemo da pratimo izradu modela u stvarnom vremenu

- 19 -

9. Nakon sto je zavreno printanje modela ploa sa modelima se potapa u specijalni hemijski rastvor koji rastvara komponentu plastike koja je sluila kao Support Fill poslije ega nam ostaje eljeni 3D model.

Izgled gotovog modela:

- 20 -

- 21 -