服務(wù)商用Artec方案修補(bǔ)海軍軍艦葉輪

案例概述

概要：作為海軍軍艦重要組件的逆向制作項(xiàng)目，從船體、引擎到船載武器系統(tǒng)，都是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作，因?yàn)闆](méi)有圖紙或CAD文件可作參考。
工具：Artec Eva, Spider以及Artec Studio
效果：借助最先進(jìn)的便攜式3D掃描技術(shù)，在時(shí)間緊迫的情況下，按高標(biāo)準(zhǔn)制作全新組件并完成修改。

Marinebedrijf Koninklijke Marine（以下簡(jiǎn)稱(chēng)MKM）是一家負(fù)責(zé)荷蘭皇家海軍以及比利時(shí)海軍M級(jí)護(hù)衛(wèi)艦所有海軍軍艦維護(hù)工作的荷蘭企業(yè)。該企業(yè)同時(shí)也為船只制作新部件，為從船體、武器系統(tǒng)到引擎的各個(gè)部位進(jìn)行修繕。

MKM從Artec在比荷盧經(jīng)濟(jì)聯(lián)盟荷蘭金牌經(jīng)銷(xiāo)商商4C Creative CAD CAM Consultants處購(gòu)得Artec Eva與Spider 3D掃描儀，并用于這一項(xiàng)目。

“海軍軍艦所有船只都需要我們定期維護(hù)，因此3D掃描技術(shù)的應(yīng)用變得越發(fā)重要，” MKM的CNC協(xié)調(diào)員 Ben Jansen說(shuō)道。“大多數(shù)情況下我們沒(méi)有需維修部件的設(shè)計(jì)圖稿或CAD文件�！�

△使用Eva掃描待維修的船體部件

沒(méi)有這些零件的3D數(shù)據(jù)或設(shè)計(jì)稿時(shí)，MKM會(huì)帶上Artec 3D掃描儀為對(duì)象創(chuàng)建一份3D圖檔，并基于此逆向制作所需部件。隨后，通過(guò)3-5軸銑削或3D焊接等加工技術(shù)再造這一部件。

“我們現(xiàn)在的工序更快更準(zhǔn)，”Ben Jansen說(shuō)道�！叭缃窕�于完整的3D模型，我們就可以獲得每一個(gè)部件的準(zhǔn)確尺寸。效率明顯提高，為我們的項(xiàng)目節(jié)約了大量成本。”

團(tuán)隊(duì)無(wú)需再使用直尺或其他工具測(cè)量。這種傳統(tǒng)方式非常耗時(shí)且結(jié)果并不準(zhǔn)確�！傲硗�，還會(huì)經(jīng)常發(fā)生某些部位忘記測(cè)量需要返場(chǎng)的情況。現(xiàn)在這一切都不會(huì)發(fā)生了，” Ben Jansen說(shuō)道。

MKM使用這些掃描儀采集了多艘船只，例如，前任荷蘭女王的一艘名叫“Green Drake”的船。這艘船幾乎沒(méi)有任何設(shè)計(jì)圖，于是團(tuán)隊(duì)開(kāi)始掃描現(xiàn)存船體，并對(duì)船體的3D模型進(jìn)行修正，如補(bǔ)齊裂縫和缺失部位，制作全新部件恢復(fù)船體原貌。

“使用3D掃描技術(shù)，我們可以更快更高效地工作，當(dāng)然，我們現(xiàn)在也可以完成一些過(guò)去無(wú)法制作或制作過(guò)程極其耗時(shí)的修復(fù)�！� Ben Jansen說(shuō)道。

另一項(xiàng)實(shí)例是人員車(chē)輛登陸艇（LCVP）葉輪修復(fù)項(xiàng)目。這艘船在海軍下船時(shí)，一半船體擱置于海岸。當(dāng)啟程返航時(shí)，LCVP后退入海，此時(shí)葉輪被海邊的沙石吞噬，石塊撞擊葉輪，會(huì)導(dǎo)致葉輪部分碎裂。

△登陸艇在離開(kāi)海灘時(shí)會(huì)導(dǎo)致葉輪破損

團(tuán)隊(duì)對(duì)葉輪進(jìn)行了掃描，并使用STL格式的掃描文件對(duì)機(jī)器人焊接系統(tǒng)進(jìn)行編程，以準(zhǔn)確焊接需要新增材料的部位。

△需修補(bǔ)的葉輪

△掃描數(shù)據(jù)，可見(jiàn)葉輪的磨損情況

3D掃描儀還可用于逆向制造FRISC型高速船艙座椅，這類(lèi)船只通常執(zhí)行攔截任務(wù)，時(shí)速可達(dá)80公里/時(shí)。

△乘風(fēng)破浪，F(xiàn)RISC型高速船正在執(zhí)行攔截任務(wù)

由于受波浪影響較大，部分艙內(nèi)座椅會(huì)開(kāi)裂，需定期維護(hù)。在最近一期項(xiàng)目中，MKM使用Eva 3D掃描儀采集了一張座椅，并使用數(shù)模逆向制作需要維護(hù)的座椅模具。

△FRISC型高速船艙的座椅

“數(shù)據(jù)收集完畢后，我們使用Artec Studio提供的工具逆向制作成完整模型，” Ben Jansen說(shuō)道�！叭绻鸄rtec Studio中找不到修改模型所需的工具，比如為3D模型增加新材料，我們就會(huì)導(dǎo)出到其他軟件進(jìn)行必要的處理�！�

△逆向設(shè)計(jì)圖與原掃描數(shù)據(jù)

Artec首席業(yè)務(wù)發(fā)展官Andrei Vakulenko進(jìn)一步解釋道：

“如果你需要在軍用船只或飛機(jī)上增加任何東西，最快最準(zhǔn)確的辦法就是先掃描這些區(qū)域。質(zhì)量檢測(cè)是另一個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域，因?yàn)槁菪龢�等部件可以�?D掃描來(lái)定期檢查以確保質(zhì)量。3D掃描也常用于遠(yuǎn)程支持，軍艦通常距離基地很遙遠(yuǎn)，在需要技術(shù)支持的時(shí)候，往往是遠(yuǎn)程執(zhí)行的。通過(guò)3D掃描，支持工程師可以遠(yuǎn)程全面地查看問(wèn)題所在�！�

愿景是，有一天，不僅可以采集海軍所需的數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)需要3D打印這些部件。

“當(dāng)3D打印分布式運(yùn)行時(shí)，我們預(yù)計(jì)所有大型船只都將擁有3D掃描儀和3D打印機(jī)，以便零件可以進(jìn)行3D掃描，然后打印。對(duì)于大型海運(yùn)船只，這真的是一個(gè)理想的解決方案：比待在修理基地等待更換零件要快得多。目前，相當(dāng)多的小部件可以通過(guò)耐用塑料3D打印，并取得成功，當(dāng)金屬3D打印機(jī)也可以達(dá)到同樣的應(yīng)用時(shí)，突破將會(huì)來(lái)臨�！�