Una ingeniería inversa «casi imposible» para fabricar repuestos de aviones con el escaneo de Artec 3D
Desafío: Digitalizar las superficies orgánicas y sin textura de un avión antiguo con la precisión suficiente como para desarrollar una copia digital que, si es necesario, se pueda utilizar para crear repuestos funcionales.
Solución: Artec Leo, Artec Studio.
Resultado: Un modelo 3D increíblemente detallado que captura completamente la cabina de fibra de vidrio brillante y sin rasgos distintivos de la nave, y conserva su diseño único y experimental en forma virtual.
¿Por qué Artec 3D? Sin el primer Artec Leo inalámbrico de la industria, capturar la geometría intrincada y parcialmente oscurecida del Sadler Vampire sería casi imposible. Usando las herramientas de edición avanzadas del software Artec Studio, estas superficies complejas se pueden arreglar más tarde con unos pocos clics, produciendo una malla altamente detallada, lista para la ingeniería inversa.
Piloto de pruebas en la avioneta Sadler Vampire. Imagen vía Wikimedia Commons.
¿Alguna vez soñaste con surcar los cielos en tu propio avión y volar a una nueva parte del mundo cuando quisieras? La perspectiva de una libertad tan ilimitada ha inspirado la innovación en toda la aviación, y la industria está plagada de intentos de hacer realidad esta fantasía.
Desde que se lanzó el LearJet 23 en 1964, popularizando los jets privados, los diseños han avanzado a buen ritmo, algunos apuntando a viajes aéreos cada vez más lujosos y otros priorizando la utilidad.
Uno de los aviones más creativos llegó en la década de 1980: el Sadler Vampire. A diferencia de muchos de sus pares, presentaba alas plegables y un diseño pod and boom (aviones muy compactos, básicamente cabinas con propulsión). Hasta el día de hoy, la nave sigue siendo popular entre los pilotos recreativos, y su diseño ha sido reutilizado muchas veces; en un momento dado. En cierto punto, incluso se introdujo una versión Piraña, con una ametralladora montada.
Sin embargo, la naturaleza experimental del avión significó que su diseño nunca se conservó en formato CAD, y cada vez es más difícil obtener repuestos. En vista de los problemas de reposición que se avecinan, un piloto ha tratado de mantenerse a la vanguardia, digitalizando todo su Sadler Vampire con el escaneo de Artec 3D.
Digitalización de un icono de la aviación
Desde que vendió su primer Sadler Vampire hace décadas, el piloto en cuestión se ha vuelto más consciente de la rareza de la nave. Entonces, en caso de que algo se rompiera o si quisieran hacer modificaciones por su cuenta, pensaron que lo mejor era crear una «línea de base» de diseño digital.
Si bien la estructura del ala de la aeronave presenta crestas, lo que la hace bastante fácil de digitalizar, la cabina blanca en forma de cápsula no tiene remaches, no tiene textura y está hecha de fibra de vidrio reflectante. La captura por fotogrametría era una opción, pero el modelo resultante habría requerido una limpieza significativa.
Después de haber contactado a 3DMakerWorld en busca de ayuda, el socio estadounidense de Artec sugirió una alternativa: adoptar el Artec Leo. Aunque el Artec Space Spider también podría haber capturado el avión con la precisión necesaria para la ingeniería inversa, la velocidad de escaneo de 35 millones de pts/seg del Leo, la pantalla incorporada y la versatilidad sin cables lo hicieron más adecuado para el trabajo.
Chad Mees de 3DMakerWorld digitalizando la sección de la cápsula de un Sadler Vampire con un Artec Leo. Imagen cortesía de 3DMakerWorld.
«Teníamos una configuración frágil, estaba en un soporte de motor con una viga larga a través de él. Así que tuve que maniobrar alrededor de eso», explicó el ingeniero de 3DMakerWorld, Chad Mees. «Con el Artec Leo fue fácil invertirlo, insertarlo en cavidades y capturar características internas. Usando su pantalla incorporada, también podía ver lo que estaba haciendo y no tropezarme con nada».
Otra ventaja de adoptar el escaneo de Artec 3D fue el alto nivel de precisión que el equipo pudo lograr, sin necesidad de targets o marcadores de seguimiento. Esto garantizó que el Sadler Vampire no se dañara durante la digitalización, agilizó su flujo de trabajo y permitió capturar todos los datos necesarios en minutos.
Escaneo-a-CAD en Artec Studio
Para la ingeniería inversa avanzada, las empresas a menudo invierten en herramientas adicionales como las que ofrece Geomagic para SOLIDWORKS, pero en este caso, Artec Studio demostró ser más que suficiente.
En particular, Mees dice que el escaneo 3D y el software de procesamiento de datos de escaneo fueron excelentes para eliminar artefactos. Hacerlo normalmente sería un desafío debido a la forma orgánica de la cabina, pero con esta herramienta, pudo asegurarse de que las superficies de las piezas encajaran perfectamente.
Una malla 3D de la cabina curva del Sadler Vampire. Imagen cortesía de 3DMakerWorld.
«En algunos lugares, donde podemos haber tenido pequeños artefactos, pudimos eliminarlos con las herramientas de alisado de Artec Studio», dijo Mees. «Cuando los escaneos no se ajustaban a la perfección, el software también era capaz de conectar superficies fácilmente. La limpieza fue muy sencilla».
«Nuestra limpieza, que involucró todos estos diferentes componentes, se logró completamente en Artec Studio. No necesité hacer ninguna otra edición de malla».
Mirando hacia atrás, cree que las herramientas de engrosamiento de superficies de Artec Studio podrían haber facilitado aún más el proceso. El Vampire presentaba muchas geometrías estrechas, donde capturar ambos lados era muy complicado, un problema que podría haberse superado agregando grosor en ciertos lugares.
Pero incluso sin esta característica, la malla resultante pudo exportarse en última instancia y convertirse en un modelo 3D totalmente texturizado, con el nivel de detalle fino necesario para la ingeniería inversa.
Una malla 3D de una toma individual extraída del Sadler Vampire. Imagen cortesía de 3DMakerWorld.
Análisis y oportunidades de actualización
En el futuro, se cree que el Leo podría tener un mayor potencial de escaneo 3D de aeronaves, especialmente en los campos de ensayos no-destructivos (NDT) y en dinámica de fluidos computacional (CFD).
Incluso si pudieras crear manualmente un modelo perfecto de un avión como el Vampire, Mees dice que esto «realmente no te mostraría si se produjo correctamente». Con el escaneo 3D de Artec, por otro lado, dice que se pueden capturar cuerpos curvos y alimentar los datos resultantes en una simulación CFD que le permite analizar cómo el aire turbulento afecta el rendimiento de la nave.
Por el momento, el propietario del Vampire no está planeando ningún análisis CFD, pero ahora tienen un archivo de diseño al que puede volver en caso de que decidan hacer actualizaciones o necesiten repuestos.
«El Artec Leo era absolutamente el “animal” para esto debido a su campo de visión más amplio y maniobrabilidad», agregó el consultor de escaneo 3D de 3DMakerWorld, Kevin Stucky. «Habría sido bastante molesto entrar en espacios cerrados o arrastrar una computadora portátil a nuestra configuración. El escaneo también fue silencioso, y fue genial ver la increíble flexibilidad del Leo».
«Obtener la medida exacta (como la que obtuvimos aquí) sería casi imposible si no usáramos el escaneo del Leo de Artec 3D».
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