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

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

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

多功能設(shè)計(jì)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(shì)。問(wèn)問(wèn)Impossible Creations公司便知究竟，他們是英國(guó)一家專業(yè)幫助客戶進(jìn)行無(wú)極限創(chuàng)造的集掃描、設(shè)計(jì)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(xiàng)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(jì)副本，避免經(jīng)典流失在歷史長(zhǎng)河中。


用逆向工程重建象征著國(guó)王座駕的不列顛尼亞吉祥物

英國(guó)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(guó)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(gè)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(gè)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(guó)國(guó)王喬治五世乘坐的座駕。
1926年，喬治的兒子威爾士愛(ài)德華王子正式委托制作了一款名為RF 14的獨(dú)一無(wú)二的勞斯萊斯汽車。當(dāng)喬治五世于1936年去世時(shí)，愛(ài)德華繼承了王位，被稱為愛(ài)德華八世。不列顛女神吉祥物被移至RF 14，標(biāo)志著其國(guó)王座駕的身份。在不到一年的時(shí)間里，為迎娶離過(guò)婚的美國(guó)女人沃利斯·辛普森，愛(ài)德華放棄了王位，并在國(guó)外度過(guò)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(guó)王座駕

此后不列顛女神吉祥物登上愛(ài)德華八世的繼位者喬治六世的座駕，后來(lái)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(shí)，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(chǎng)的一堆舊農(nóng)機(jī)上偶然發(fā)現(xiàn)了這輛車。奧弗頓購(gòu)買了這輛車，并在過(guò)去的二十年里一直努力將其恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。只有一個(gè)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(lái)的吉祥物雕塑是從英國(guó)博利厄國(guó)家汽車博物館地下室的一個(gè)金庫(kù)中復(fù)制而來(lái)的。博物館同意讓他掃描雕塑，但當(dāng)奧弗頓進(jìn)行檢查時(shí)，對(duì)其狀況并不滿意。此時(shí)，奧弗頓也無(wú)法知道吉祥物的大小。通過(guò)一位朋友，他與皇家車隊(duì)的一位機(jī)械師取得聯(lián)系，他們將請(qǐng)求傳遞給查爾斯王子。查爾斯王子回復(fù)說(shuō)，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(guò)有缺陷的原件創(chuàng)造完美副本的承包商，最后選擇了英國(guó)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(duì)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�！癎eomagic 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(shuō)道。該團(tuán)隊(duì)使用容許的最高分辨率運(yùn)行掃描儀，并將生成的點(diǎn)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(duì)將面片導(dǎo)入Geomagic Freeform®虛擬雕刻設(shè)計(jì)軟件�！�3D 觸覺(jué)式設(shè)計(jì)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(shuō)。Impossible Creations團(tuán)隊(duì)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(jué)。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(duì)逐漸采用較小尺寸的工具來(lái)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(shí)觀察到，有大量的3D打印用戶都會(huì)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(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的細(xì)節(jié)并不滿意，因此Impossible Creations團(tuán)隊(duì)使用3D 觸覺(jué)式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的雕刻工具來(lái)區(qū)分各個(gè)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(jué)設(shè)備將其移動(dòng)到更自然的位置。他們還將其各個(gè)手指分開(kāi)，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(shuō)：“每當(dāng)我們做了一些不完全正確的處理時(shí)，我們就按下Control-Z撤銷動(dòng)作并重新進(jìn)行操作，直到我們做對(duì)為止�！痹搱F(tuán)隊(duì)在SOLIDWORKS CAD系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了安裝硬件，并導(dǎo)出輸入3D 觸覺(jué)式設(shè)計(jì)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(jué)式系統(tǒng)將模型縮小至原有尺寸的一半。



幾乎與注塑件無(wú)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(guò)程必須保持在3D 觸覺(jué)式設(shè)計(jì)系統(tǒng)中創(chuàng)建的極小細(xì)節(jié)，同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)無(wú)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(duì)通過(guò)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(diǎn)（dpi）進(jìn)行打印�！斑@臺(tái)設(shè)備在模型的可見(jiàn)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(shuō)。 “最終成品很難與注塑件區(qū)分開(kāi)來(lái)�！�


該團(tuán)隊(duì)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(gè)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(gè)看起來(lái)和原版完全一樣的吉祥物，除了仔細(xì)觀察時(shí)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(xiàng)目為我們提供了為實(shí)現(xiàn)客戶項(xiàng)目常規(guī)使用的無(wú)縫數(shù)字工作流程的典型示例�！�