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¿Qué es ingeniería inversa?

La ingeniería inversa es el proceso que identifica las propiedades de un objeto físico mediante la realización de un análisis exhaustivo de su estructura, funciones y operaciones. Se toman medidas de la geometría de toda la superficie del objeto, ya sea manualmente o con diversas tecnologías de medición 3D, para crear una representación digital 3D del objeto.

La ingeniería inversa permite a los fabricantes comprender cómo se diseñó una pieza para replicarla o realizar modificaciones o mejoras.

La ingeniería inversa también se conoce como ingeniería de retorno. ¿Cuál es el motivo? Los equipos de ingeniería inversa trabajan «hacia atrás» desde el proceso de diseño original; parten del resultado final, despiezan el producto y realizan evaluaciones y mediciones para obtener la información del diseño físico.

 

Historia de la ingeniería inversa

Vintage CMM measuring component for reverse engineering

Aunque muchas personas creen que la ingeniería inversa comenzó en el siglo XVIII con la aparición del sistema de fábrica, no es así. De hecho, la ingeniería inversa ha existido desde el principio, cuando el ser humano fabricaba cosas, como ruedas, carruajes e incluso infraestructuras arquitectónicas. Para recrear estos objetos, se utilizaba la ingeniería inversa -por muy rudimentaria que fuera en su día-. Se tomaban las dimensiones del objeto, en su totalidad o por partes, y se reconstruía.

Por ejemplo, el ejército romano, que no tenía una armada permanente hasta después de la Primera Guerra Púnica, pudo realizar ingeniería inversa en un quinquereme cartaginés en el 264 a.de C. Gracias al reconocido ingenio de los romanos, crearon y optimizaron una flota de 300 barcos en 3 meses, capaz de superar a la cartaginesa en número y en intrincadas maniobras navales.

Las técnicas de ingeniería inversa han evolucionado enormemente desde épocas pasadas. Si bien la ingeniería inversa puede haber comenzado con aplicaciones militares, ahora es útil en muchos campos diferentes, incluida la fabricación.

A lo largo de los años, los fabricantes han utilizado muchas tecnologías diferentes para adquirir medidas de un objeto e importarlas al software CAD para el modelado 3D.

Las máquinas de medición por coordenadas (MCC), los sistemas de sondeo y los brazos articulados montados en robots se han utilizado ampliamente para la ingeniería inversa y eliminan los problemas asociados con los métodos manuales. La elección de utilizar una tecnología de medición 3D sobre otra depende de los niveles de tolerancia requeridos, la densidad y velocidad de los datos, las características de la pieza, la línea de visión y la facilidad de uso del dispositivo.

Hoy en día, los fabricantes utilizan cada vez más escáneres 3D portátiles para la ingeniería inversa. ¿Cuál es el motivo? Generan resultados altamente precisos, confiables y repetibles, al igual que las tecnologías mencionadas anteriormente. Sin embargo, son más rápidos. También son fáciles de usar por operarios de cualquier nivel de habilidad y los datos 3D de una pieza se pueden adquirir directamente en el taller.

 

¿Cuándo se utiliza la ingeniería inversa?

Women using metraSCAN to scan prototype robot

Para los fabricantes, la ingeniería inversa es un proceso crítico. Hay muchos usos comunes de la ingeniería inversa.

La ingeniería inversa se utiliza a menudo cuando hay un conocimiento limitado sobre la ingeniería de una pieza, falta la documentación original o si no hay esquemas/modelos CAD en 2D o 3D. La ingeniería inversa es particularmente importante si la información de diseño de una pieza está solo en papel o depende de la memoria humana.

Las empresas también realizan ingeniería inversa de las piezas cuando las piezas de repuesto de un fabricante de equipos originales (OEM) no están disponibles, ya sea porque el OEM ya no las crea o porque el OEM ya no existe.

La ingeniería inversa también se utiliza para optimizar los esamblajes para la producción y mejorar los productos con nuevas características.

Los fabricantes también utilizan técnicas de ingeniería inversa para mejorar una pieza que está fallando o reproducir piezas o montajes hechos a mano.

A veces, la ingeniería inversa se utiliza simplemente para crear un archivo digital de piezas o crear un entorno virtual para referencias futuras.

 

¿Cuáles son los beneficios de la ingeniería inversa?

Scanned mesh representation of a mountain bike chainstay

La ingeniería inversa es importante para los fabricantes por varios motivos.

La ingeniería inversa puede reducir los riesgos asociados a los productos heredados y a los productos con vulnerabilidades. La ingeniería inversa puede reproducir piezas de repuesto, así como identificar y ayudar a corregir fallos en los productos.

Además, la ingeniería inversa puede acelerar la innovación de productos. Por ejemplo, un equipo de ingeniería puede explorar los diseños de productos existentes y buscar formas de aumentar su rendimiento, mejorar sus características o encontrar maneras de reducir los costes de producción.

Los fabricantes aprovechan la ingeniería inversa para producir piezas rápidamente en lugar de comprar componentes de un OEM que puede tener tiempos de entrega prolongados y exigir costos superiores.

La ingeniería inversa también puede ser una estrategia clave en el plan de mantenimiento proactivo de un fabricante. Mediante la ingeniería inversa de los componentes críticos antes de que fallen, un fabricante puede almacenar piezas de repuesto y reducir los tiempos de inactividad no planificados.

 

¿Dónde se utiliza la ingeniería inversa?

Three men using metraSCANs and C-Tracks to scan the interior fuselage of an airplane, with the 3D model

Los fabricantes de múltiples sectores aprovechan los procesos de ingeniería inversa para optimizar su producción, obtener una ventaja competitiva y reducir costes. Estos son los sectores más comunes que utilizan la ingeniería inversa.

Industria aeroespacial

El sector aeroespacial utiliza la ingeniería inversa para:

  • Realizar análisis aerodinámicos
  • Desarrollar planes de mantenimiento para aeronaves
  • Añadir, mejorar o reparar componentes de aeronaves
  • Fabricar herramientas

Industria automotriz

Los fabricantes de automóviles suelen realizar ingeniería inversa para:

  • Estudiar a la competencia
  • Digitalizar piezas de modelos de vehículos más antiguos
  • Comprender los problemas con los componentes del vehículo
  • Producir piezas de repuestos

Empresas de utillaje

Las empresas de utillaje se basan en la ingeniería inversa para fabricar:

  • Plantillas
  • Accesorios
  • Troqueles
  • Moldes
  • Piezas para máquinas y herramientas de corte
  • Etc.

Bienes de consumo

Los fabricantes de bienes de consumo optan por la ingeniería inversa para:

  • Desarrollar prototipos rápidamente
  • Probar y validar diseños conceptuales
  • Analizar productos de la competencia
  • Documentar y archivar diferentes iteraciones de diseño

Conservación del arte y el patrimonio

Los expertos en el sector de la conservación del arte y del patrimonio dependen de la ingeniería inversa para:

  • Recrear obras de arte con fines educativos
  • La conservación digital de las artes visuales, como pinturas, esculturas y artefactos arqueológicos antiguos y edificios históricos
  • La restauración de artefactos culturales

 

Descubra una aplicación concreta de la ingeniería inversa

Cómo utilizan los fabricantes de automóviles la ingeniería inversa

¿Qué es el proceso de ingeniería inversa?

Person scanning component with HandySCAN, generated mesh representation and CAD model

Antes de comenzar un proyecto de ingeniería inversa, es importante que el fabricante determine sus necesidades exactas. ¿Desea el fabricante reproducir un componente tal cual (como está construido), con fallos, desgaste, etc. para analizar por qué la pieza no funciona, identificar la razón por la que hay problemas con un ensamblaje o reproducir una herramienta existente?

Por otro lado, un fabricante podría querer comprender la intención del diseño; en otras palabras, la ingeniería inversa en este caso no reproduciría los defectos ni el desgaste de las piezas. En cambio, el modelo 3D de la pieza se reconstruiría perfectamente y se corregirían todos los parámetros del objeto.

A continuación, el fabricante debe decidir qué tecnología de medición 3D se debe utilizar, en función de la aplicación y del entorno en el que se llevará a cabo la adquisición de datos.

A los efectos de esta explicación, digamos que el fabricante opta por un escáner 3D portátil. Un técnico preparará la pieza para escanearla en función de la tecnología de medición 3D que se esté utilizando. Luego, el técnico escaneará la pieza que necesita ser recreada, capturando todas las dimensiones de la pieza.

Una vez que la pieza haya sido escaneada completamente, el archivo STL resultante (ya sea una malla o una nube de puntos) se importa a un software de escaneado a CAD, como VXmodel, para un proceso de postratamiento. Este proceso limpia, repara y refina los datos. También divide el objeto en diferentes regiones y formas para ayudar a construir el modelo 3D  más adelante. Finalmente, el proceso de postratamiento coloca el objeto en el sistema de coordenadas (también conocido como alineación).

El archivo STL actualizado se importa a un software CAD que cuenta con herramientas de ingeniería inversa o una solución inversa independiente. Un experto en ingeniería inversa o un diseñador industrial puede crear el modelo 3D tal cual o generar el modelo 3D, realizar cambios y, si es necesario, integrarlo en un montaje.

El fabricante puede producir un prototipo del modelo 3D enviándolo a una impresora 3D. Los expertos pueden evaluar si es necesario seguir trabajando en el modelo 3D antes de lograr el resultado deseado.

Una vez que se ha creado el modelo 3D ideal, el fabricante puede fabricar la pieza, ya sea como producción única o por lotes.

 

¿Cómo acelera el escaneado 3D la ingeniería inversa?

Exploded view of UTV parts from CAD models

A diferencia de los métodos manuales y de otras tecnologías de medición 3D, los escáneres 3D portátiles aceleran significativamente el proceso de ingeniería inversa.

En primer lugar, se instalan rápidamente y, a menudo, se pueden utilizar directamente en la planta de producción. Como muchos fabricantes saben, los cuellos de botella en la CMM son algo habitual, lo que inevitablemente provoca retrasos en cualquier proyecto de ingeniería inversa o control de calidad. Además, debido a que los escáneres 3D son fáciles de usar, no necesitan ser operados por un metrólogo cualificado; en el reducido mercado laboral actual, es difícil encontrar metrólogos experimentados y están muy ocupados con trabajo. Los escáneres 3D, que pueden ser utilizados por operadores de cualquier nivel de habilidad, son por lo tanto una solución viable para la ingeniería inversa de una pieza o montaje.

En segundo lugar, los escáneres 3D pueden capturar millones de puntos de datos por segundo. Dependiendo de la pieza, un usuario puede lograr un escaneado a malla en segundos. La velocidad de los escáneres 3D puede acelerar enormemente los flujos de trabajo de ingeniería inversa de un fabricante.

En tercer lugar, los escáneres 3D son muy precisos, independientemente de la complejidad de la geometría o del acabado de la superficie de una pieza. Esto elimina no solo el error humano que a menudo se asocia con las mediciones manuales, sino también la adquisición de datos recíproca ineficaz y la interpretación prolongada de los resultados.

 

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El futuro de la ingeniería inversa

CAD model airplane engine with digital twin

El futuro de la ingeniería inversa parece muy brillante. A medida que continúen las innovaciones tecnológicas tanto en equipos de medición 3D como en software de ingeniería inversa, los flujos de trabajo de ingeniería inversa se volverán aún más eficientes y sofisticados a medida que los fabricantes busquen aumentar la efectividad de sus productos, desarrollar nuevas soluciones y mejorar sus procesos de producción y sus resultados finales.

La importancia de la ingeniería inversa en la fabricación es innegable. Abre la puerta a una innovación sin precedentes.

Artículo escrito por Creaform

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