案例：3D Systems掃描,、3D打印數(shù)字化解決方案，用于英國國王座駕

Impossible Creations公司將3D Systems數(shù)字化解決方案用于英國國王座駕

3D Systems設(shè)計及3D打印工作流程利用逆向工程為遺失的汽車設(shè)計提供精確的修復(fù)解決方案,。

多功能設(shè)計和制造解決方案為特殊的挑戰(zhàn)任務(wù)提供了極具吸引力的優(yōu)勢,。問問Impossible Creations公司便知究竟，他們是英國一家專業(yè)幫助客戶進(jìn)行無極限創(chuàng)造的集掃描,、設(shè)計與建模服務(wù)于一體的公司,。在最近修復(fù)“球體上的不列顛尼亞”吉祥物的項目中，Impossible Creations公司將3D Systems創(chuàng)新的從三維掃描到CAD的逆向工程解決方案與3D打印結(jié)合,， 創(chuàng)建出精確的3D設(shè)計副本,，避免經(jīng)典流失在歷史長河中。


用逆向工程重建象征著國王座駕的不列顛尼亞吉祥物

英國的化身和象征
不列顛尼亞被羅馬人神化,，衍生不列顛女神,。后成為現(xiàn)代英國的化身和象征，她的現(xiàn)代形象通常是身披盔甲,，手持三叉戟,，腳邊有雄獅,。1920年左右，一位不知名的雕塑家雕刻了一個站在球體上的不列顛女神青銅雕像,。一名學(xué)徒制作了一個較小的青銅副本,，表面涂有鎳，作為吉祥物或引擎蓋飾品,，用于英國國王喬治五世乘坐的座駕,。
1926年，喬治的兒子威爾士愛德華王子正式委托制作了一款名為RF 14的獨一無二的勞斯萊斯汽車,。當(dāng)喬治五世于1936年去世時,，愛德華繼承了王位，被稱為愛德華八世,。不列顛女神吉祥物被移至RF 14,，標(biāo)志著其國王座駕的身份。在不到一年的時間里,，為迎娶離過婚的美國女人沃利斯·辛普森,，愛德華放棄了王位，并在國外度過了余生,。


3D掃描方便Impossible Creations公司創(chuàng)建原始雕像的精確副本

恢復(fù)國王座駕

此后不列顛女神吉祥物登上愛德華八世的繼位者喬治六世的座駕,，后來又成為伊麗莎白女王、王后的座駕�,，F(xiàn)在,，同樣的吉祥物又在威爾士親王查爾斯王子的座駕。與此同時,，RF 14年久失修并消失了,。在20世紀(jì)90年代，奧弗頓汽車修理廠的泰德·奧弗頓在Suffolk農(nóng)場的一堆舊農(nóng)機(jī)上偶然發(fā)現(xiàn)了這輛車,。奧弗頓購買了這輛車,，并在過去的二十年里一直努力將其恢復(fù)到原來的狀態(tài)。只有一個部件消失了,，即當(dāng)年的吉祥物,，而奧弗頓決心讓其恢復(fù)往日的榮耀。

奧弗頓發(fā)現(xiàn)原來的吉祥物雕塑是從英國博利厄國家汽車博物館地下室的一個金庫中復(fù)制而來的,。博物館同意讓他掃描雕塑,，但當(dāng)奧弗頓進(jìn)行檢查時，對其狀況并不滿意,。此時,，奧弗頓也無法知道吉祥物的大小。通過一位朋友，他與皇家車隊的一位機(jī)械師取得聯(lián)系,，他們將請求傳遞給查爾斯王子,。查爾斯王子回復(fù)說，吉祥物高200毫米,，是原始雕塑的一半大小,。



掃描數(shù)據(jù)在進(jìn)行3D打印和鑄造流程之前用GeomagicFreeform®修復(fù)和完善

把吉祥物放在合適的地方

奧弗頓正在尋找能夠通過有缺陷的原件創(chuàng)造完美副本的承包商，最后選擇了英國Impossible Creations的公司,，該公司可提供基于3D Systems完整數(shù)字化工作流程的逆向工程服務(wù),。Impossible Creations團(tuán)隊首先使用Geomagic Capture™三維掃描儀掃描雕塑，該掃描儀的分辨率為0.110 毫米,，精度為0.060 毫米,。“Geomagic Capture掃描儀提供了捕獲雕塑精細(xì)細(xì)節(jié)所需的細(xì)節(jié)化水平和精確度,，”Impossible Creations的老板伊恩·卡特說道。該團(tuán)隊使用容許的最高分辨率運(yùn)行掃描儀,，并將生成的點云導(dǎo)入Geomagic Wrap®掃描數(shù)據(jù)處理軟件,，再轉(zhuǎn)換為700M的STL面片格式。

然后團(tuán)隊將面片導(dǎo)入Geomagic Freeform®虛擬雕刻設(shè)計軟件,�,！�3D 觸覺式設(shè)計系統(tǒng)中的雕刻工具就好比用雙手捏制黏土的數(shù)字形式，”卡特說,。Impossible Creations團(tuán)隊使用3D Systems的力反饋設(shè)備Touch™,，從而在虛擬環(huán)境中創(chuàng)造雕刻的物理感覺。使用Freeform的多種工具和力反饋設(shè)備,，包括不同尺寸的手術(shù)刀和刮刀,，團(tuán)隊逐漸采用較小尺寸的工具來增強(qiáng)細(xì)節(jié)，精加工則使用針頭大小的工具,。（南極熊平時觀察到,，有大量的3D打印用戶都會使用到3D Systems的軟件產(chǎn)品）

不列顛女神雕像穿著涼鞋，但卡特對錯綜復(fù)雜的細(xì)節(jié)并不滿意,，因此Impossible Creations團(tuán)隊使用3D 觸覺式設(shè)計系統(tǒng)的雕刻工具來區(qū)分各個腳趾,。握住三叉戟的手最初處于不自然的位置，因此他們使用觸覺設(shè)備將其移動到更自然的位置,。他們還將其各個手指分開,，這些手指在原始掃描中混為一體。他們調(diào)整了臉上的細(xì)節(jié),，縮小了鼻子的大小,，并在眼睛周圍添加了一些細(xì)節(jié)。

卡特說：“每當(dāng)我們做了一些不完全正確的處理時，我們就按下Control-Z撤銷動作并重新進(jìn)行操作,，直到我們做對為止,。”該團(tuán)隊在SOLIDWORKS CAD系統(tǒng)中設(shè)計了安裝硬件,，并導(dǎo)出輸入3D 觸覺式設(shè)計系統(tǒng)中的STEP文件,，并從不列顛女神模型中將其去除。再使用3D觸覺式系統(tǒng)將模型縮小至原有尺寸的一半,。



幾乎與注塑件無法區(qū)分

下一步是3D打印塑料模型,，該模型將用作金屬鑄造的樣板。打印過程必須保持在3D 觸覺式設(shè)計系統(tǒng)中創(chuàng)建的極小細(xì)節(jié),，同時創(chuàng)建一個無需二次精加工的超順滑表面,。模型中的細(xì)節(jié)非常精細(xì)，在不造成損壞的情況下進(jìn)行任何精加工都是非常困難的,，因此必須避免不必要的精加工,。
Impossible Creations團(tuán)隊通過在XHD模式下使用3D Systems的MJP多噴嘴噴墨3D打印技術(shù)打印主樣板解決了這一挑戰(zhàn)，該模式使用16微米層以每英寸750（x軸）×750（y軸）×1600（z軸）的像素點（dpi）進(jìn)行打印,�,！斑@臺設(shè)備在模型的可見側(cè)和安裝側(cè)都能滿足我們所需的細(xì)節(jié)和表面光潔度要求�,！笨ㄌ卣f,。 “最終成品很難與注塑件區(qū)分開來�,！�


該團(tuán)隊在模型周圍澆注了室溫硫化（RTV）硅膠模具,。他們將模具切成幾個部分以便于拆卸，然后使用模具制作蠟?zāi)�,。蠟�(zāi)Ｓ钟糜谌勰ｈT造工藝,，從而模制涂有鎳的黃銅版不列顛女神吉祥物。

“最后得到的是一個看起來和原版完全一樣的吉祥物,，除了仔細(xì)觀察時可看到的額外的細(xì)節(jié)和其他改進(jìn)外,，”卡特總結(jié)道�,！败囕v和吉祥物仍屬于奧弗頓先生,，并向公眾展示。此項目為我們提供了為實現(xiàn)客戶項目常規(guī)使用的無縫數(shù)字工作流程的典型示例,�,！�