Skanowanie 3D i inżynieria odwrotna – projektowanie i produkcja mebli 

Jeden z czołowych producentów mebli. MU Form zlecił usługę skanowanie 3D firmie Artec. Miał w tym jeden konkretny cel: przyspieszenie produkcji, oszczędność czasu oraz obniżenie kosztów.

MU Form to firma pochodzącą z Oakland, która zajmuje się projektowaniem nowoczesnych, a nawet futurystycznych mebli. Firma jest jednocześnie producentem i dystrybutorem, zatem znakomicie podlega pod nasze firmowe hasło: „Od pomysłu (w tym wypadku projektu) do realizacji”. Pracownicy MU Form to projektanci CAD, specjaliści ds. CAM i przygotowania procesu technologicznego do produkcji, a ich meble przeznaczone są dla nowoczesnych biur i domów. Od czasu, gdy atrakcyjny i oryginalny design został zauważony przez architektów oraz projektantów wnętrz, firma nie ma problemów z pozyskiwaniem zleceń, a tym samym z wynikami sprzedaży.

MU Form

Głównym materiałem na którym bazuje firma produkując futurystyczne meble jest wysokiej jakości plastyczna sklejka, Jest to materiał stosowany powszechnie i popularny, szeroko wykorzystywany w branży meblarskiej głównie dzięki swoim właściwościom plastycznym. Służy do tworzenia najróżniejszych kształtów krzeseł, stołków i stołów.
Designerzy i czołowi projektanci z MU Form przygotowują coraz bardziej niezwykłe, doskonałe projekty, które stanowią wyzwanie dla innych producentów. Przeszkodą dla konkurencji jest to, że wzory są bardzo trudne do skopiowania lub powtórzenia.

Swobodne projektowanie CAD – opływowe czy futurystyczne kształty?

„Nasi projektanci mają za zadanie stworzyć takie projekty mebli, które metodą prób i błędów doprowadzą do powstania wspaniałych prototypów” – relacjonuje Mark Leong, Dyrektor Zarządzający firmy MU Form.

Aby stworzyć i wyprodukować nowy oryginalny mebel, pracownicy firmy musieliby wysłać fizyczny prototyp mebla do fabryki za granicą drogą morską, aby tam specjaliści ds. inżynierii  odwrotnej przy użyciu odpowiednich rozwiązań (m.in. powielacza) mogli stworzyć drewnianą formę.

Inżynieria odwrotna w meblarstwie

„Ta metoda pozwalała wstępnie stworzyć dokładne odzwierciedlenie prototypu krzesła lub stołka. Nie było jednak możliwości taniej naprawy niektórych krzywych i powierzchni, które należało  zmodyfikować, aby stworzyć finalny meble do produkcji mebel” – opowiada Mark.

Przykładowo powierzchnie które powinny być całkowicie płaskie, nie mogły być dopasowane do formy we wstępnym etapie pracy. Natomiast forma wymagała ręcznych poprawek, co zazwyczaj prowadziło do niezgodności z finalnym produktem. Dodatkowo ta metoda nie gwarantowała odbicia lustrzanego  mebla, a tym samym odpowiedniej symetrii.

„Metoda ta umożliwiała nam wprowadzenie mebli do produkcji, a jednak prawdę powiedziawszy, wypadła słabo, jeśli chodzi o nasze wymagania odnośnie jakości oraz efektu końcowego” – przyznaje Leong.

Ostatnio firma skorzystała z usług modelowania 3D firmy Artec w Palo Alto, CA. Tym samym rozpoczęła się współpraca z wykorzystaniem najnowszych technologii 3D stosowanych w inżynierii odwrotnej.

Skanery 3D w projektowaniu mebli

Obecny tryb pracy przebiega znacznie sprawniej: najpierw projektant mebli wytwarza fizyczny model mebla. Stosując techniki inżynierii odwrotną, prototyp jest skanowany za pomocą małego skanera 3D Artec Eva. Dane w postaci chmury punktów są wykorzystane do stworzenia konturów w programie 3D, generalnie w celu poprawienia i udoskonalenia modelu pod względem krzywizn i kątów.

Płaskie powierzchnie mogą być odtworzone w programie. Model przedmiotów symetrycznych  jest odbijany lustrem. W rezultacie ostateczny model jest pozbawiony początkowych defektów powstałych podczas tworzenia prototypu.

Gotowy model 3D jest wysyłany mailem do fabryki, która tworzy dokładną metalową formę CNC, na podstawie danych z pliku. Firma używa też renderów modeli 3D do przetwarzania patentowego oraz aby pokazać przyszłe produkty potencjalnym klientom.

Proces skanowania

Prototyp krzesła V został zeskanowany i „zdigitalizowany” przez Rachel Yalisove z Artec’a, która potwierdza: „Proces skanowania był bardzo szybki, zajął nie więcej niż 10-15 minut. Generalnie drewno skanuje się idealnie, więc był to bardzo łatwy skan. Krzesło jest drewniane, wykończone w macie, posiada wiele linii włókien drewna, co tylko pomogło skanerowi Eva pozostać na modelu, nie gubiąc go. Uchwyciłam zarówno przód, jak i tył oraz krawędzie i nogi krzesła w oddzielnych skanach, a potem połączyłam je za pomocą narzędzia ALIGN”

„Musiałam tylko zwrócić uwagę na krawędzie, zbierając dość danych, aby uzyskać ostry kontur. Skaner działał dobrze w tych miejscach. Ustawienie krzesła na teksturowanej podłodze lub ścianie w tle tylko pomagało skanerowi w pracy”.

„Przetwarzanie danych trwało mniej niż godzinę. Po połączeniu skanów 3D ze sobą, użyliśmy funkcji Rejestracji, Usuwania nierówności, oraz Gładkiego Łączenia, co działało bardzo dobrze. Mogliśmy bardzo szybko przetworzyć nasze dane z dokładnością do jednej dziesiątej. Siedzisko krzesła zawierało 1,7 miliona powierzchni / 89,2 Mb. Każda noga złożona była z około 550 tysięcy powierzchni / 30 Mb. Wyeksportowaliśmy plik STL i wysłaliśmy go klientowi mailem jako link do pobrania”