포뮬러 1 자동차의 리버스 엔지니어링 및 소형 복제물의 3D 프린팅
3D 스캐닝과 역설계 솔루션의 조합으로 당신이 무엇을 할 수 있는지 정말 놀랍습니다. Artec Eva 3D 스캐너를 사용하여 풀사이즈 Formula 1 레이싱카를 축소시키는 이 프로젝트는 사실상 3D 기술의 응용 기회가 무한하다는 것을 보여주는 많은 예시들 중 하나입니다.
이 프로젝트는 Artec사의 영국 파트너사인 Central Scanning과 CAD & CAM 솔루션 공급 업체인 Delcam에 F1의 축소 모델을 제작하여 대략 300mm 사이즈의 3D 인쇄가 가능하도록 하는 임무를 맡긴 버밍엄 기반의 도구 제조업체로부터 시작되었습니다.
Central Scanning은 실제 사이즈의 Formula 1 레이싱카를 스캔하여, Delcam PowerSHAPE로 역설계 된 축소 모델을 3D 인쇄합니다.
이 자동차는 Central Scanning에 의해 스캔되었고 수집한 데이터는 Delcam의 역설계 소프트웨어 패키지인 PowerSHAPE로 모델링 되었습니다.
PowerSHAPE로 완성된 F1 자동차 모델
“이 스캔은 두 종류의 스캐닝 시스템으로 어느 정도의 결과물을 낼 수 있는지 확인하기 위한 테스트였습니다.” Central Scanning의 Paul Smith씨가 말했습니다.
자동차의 본체는 Steinbichler Comet L3D 스캐너를 사용하여 스캔하였고, 조종석, 휠, 위시본 서스펜션, 리어 스포일러, 사이드 미러, 그리고 Steinbichler Comet로 쉽게 닿지 않는 공간은 Artec Eva로 스캔하였습니다.
“저희는 휴대성과 속도, 그리고 마커를 필요치 않으며 그래픽을 쉽게 찾는 Eva를 선택하였습니다.” Paul씨가 말했습니다.
Artec Studio 10으로 보는 조종석 부분
이 자동차는 차주의 리셉션 공간과 워크숍에서 스캔되었습니다. 두 장소 모두 적절한 조명이 비추었고 데이터 포착에 영향을 줄 만한 직사광선은 없었습니다.
Paul 씨는 자동차 부품 스캔을 좀 더 쉽게 하는 몇 가지 팁을 공유했습니다.
그가 말하길, “위시본 서스펜션 장치 뒤에 그래픽이 있는 종이를 대면 텍스쳐를 트래킹하는 스캐너가 가는 위시본 형상을 잘 포착할 수 있습니다.”
위시본 주위에 어두운 탄소 섬유 얼룩이 있었습니다. 이것을 약하게 스프레이 처리 하였지요. 얼룩 주위의 약한 반응들 또한 스프레이 처리하여 쉽고 빠르게 포착할 수 있도록 하였습니다.
Paul 씨는 “캘리브레이션을 필요로 하지 않고 실행이 빠르며 복잡한 공간을 포착해내는 Artec Eva를 사용하는 것이 마음에 들었습니다.” 라고 언급하였습니다.
대부분의 데이터의 글로벌 등록 시 속도를 내기 위해 텍스처 없이 표준 세팅으로 프로세스 되었습니다. 그리고 나서 Artec과 Steinbichler의 빅데이터는 PolyWorks로 통합되었습니다.
스캐닝 데이터로 생성된 메쉬
완성된 250Mb STL 모델(약 850만 화소)은 Delcam에서 PowerSHAPE Pro를 사용하여 완벽히 역설계되었습니다. 복잡한 이중 곡선은 표면 모델링에 아주 적합했습니다. 더 밝고 선명한 부분들은 더 효율적으로 입체 모델링 할 수 있었습니다.
Delcam의 James Slater씨가 다음과 같이 설명하였습니다. “차량 전면과 후면의 핀은 입체로 모델링되었고, 메쉬를 통한 세분화, 압출 가공, 그리고 간단한 불 연산으로 나뉘어진 조각들을 하나로 통합하는 작업을 통해 생성되었습니다. 이 작업은 사실 프로젝트에 착수하기 일주일 전 트레이닝 과정에서 여름학기 학생이 수행한 것입니다. 한편 경력 기술자 중 한 명이 본체에 필요한 까다로운 표면 구조와 씨름하고 있었습니다. 결과적으로 하이브리드 표면과 입체 모델은 다른 소프트웨어를 사용하여 작업할 수 없었습니다. 물론 RE 프로젝트에서 가장 중요한 것 중 하나는 고품질과 정확한 메쉬를 가지고 시작하는 것입니다.”
F1 자동차의 3D 인쇄 모델
F1 자동차 축소 모델의 상세보기
이 자동차의 전체 사이즈가 모습을 드러냈습니다. 일단 크기가 축소되면, 위시본과 스포일러 같이 몇몇 가느다란 부분들은 PowerSHAPE로 두껍게 만듭니다. 이 모델은 Objet Eden 500V를 사용하여 0.016mm의 레이어로 3D 인쇄 되었습니다.