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COS’È IL REVERSE ENGINEERING?

Il reverse engineering è un processo atto a identificare le proprietà di un oggetto fisico attraverso l’analisi completa di struttura, funzioni e operatività di tale elemento. Vengono eseguite misurazioni della geometria dell’intera superficie dell’oggetto, operando manualmente o usando diverse tecnologie di misurazione 3D, per poi creare una rappresentazione digitale 3D dell’oggetto.

Il reverse engineering consente ai produttori di analizzare la progettazione di una parte, in modo di replicarla o apportare modifiche o miglioramenti.

Il reverse engineering viene anche denominato “back engineering”, ovvero “progettazione all’incontrario”. Per quale motivo? I team di reverse engineering lavorano “in retromarcia” rispetto al processo di progettazione originale, partendo dal risultato finale per poi suddividere il prodotto ed eseguire valutazioni e misurazioni in modo da ottenere le informazioni fisiche del progetto.

Storia del reverse engineering

Vintage CMM measuring component for reverse engineering

Molte persone pensano che il reverse engineering sia nato nel 18° secolo, all’alba dell’era industriale, ma in realtà risale a molto tempo prima. Il reverse engineering esiste da quando gli esseri umani hanno iniziato a costruire ruote, carrozze e infrastrutture architettoniche. Per ricreare questi oggetti, ne veniva utilizzata una versione molto rudimentale, vale a dire la misura delle dimensioni dell’oggetto, completa o parziale, in modo da poterlo ricostruire.

Ad esempio, l’esercito dell’antica Roma, privo di una flotta di navi fino al termine della prima guerra punica, ricostruì un quinquereme cartaginese nel 264 a.C. grazie alla celebre inventiva dei romani, fu possibile creare e ottimizzare una flotta di 300 navi in soli 3 mesi, arrivando a sconfiggere i cartaginesi grazie a un sovrannumero di natanti e a manovre navali molto complesse.

Le tecniche di reverse engineering hanno fatto passi da gigante rispetto a quei tempi. Nato anche per le applicazioni militari, viene usato in numerosi campi, compresa la fabbricazione.

Nel corso degli anni, i produttori hanno utilizzato diverse tecnologie per acquisire le misure di un oggetto e importarle in un software CAD per la modellazione 3D.

Le macchine di misura a coordinate (CMM), i sistemi con tastatore e i bracci articolati montati su robot consentono di eseguire il reverse engineering ed eliminare i problemi legati ai metodi manuali. La scelta della tecnologia di misurazione 3D dipende dai livelli di tolleranza richiesti, dalla densità e velocità dei dati, dalle caratteristiche della parte e dalla facilità d’uso del dispositivo.

I produttori utilizzano sempre più spesso gli scanner 3D portatili per questa applicazione. Per quale motivo? Questi dispositivi offrono risultati molto precisi, affidabili e ripetibili, proprio come le tecnologie sopra menzionate. Inoltre, sono velocissimi e facili da usare per operatori dotati di qualsiasi livello di competenza, e si possono acquisire i dati 3D di una parte direttamente in officina.

 

Quando viene usato il reverse engineering?

Women using metraSCAN to scan prototype robot

Il reverse engineering è un processo critico per i produttori e ne esistono numerosi utilizzi comuni.

Spesso, viene usato in presenza di una conoscenza limitata dell’ingegneria di una parte e quando non si dispone della documentazione originale o dei disegni 2D o 3D/modelli CAD. E’ particolarmente importante anche nel caso in cui le informazioni di progettazione di una parte esistono solo su carta o nella memoria delle persone.

Le aziende eseguono il reverse engineering delle parti anche in caso di indisponibilità o uscita dalla produzione dei ricambi di un produttore di apparecchiature originali (OEM), che in alcuni casi potrebbe anche aver cessato l’attività.

Può anche essere utilizzato anche per ottimizzare gli assemblaggi di produzione e inserire nuove caratteristiche nei prodotti: può servire per esempio a migliorare un parte difettosa o riprodurre parti o assemblaggi creati a mano.

A volte, consente anche di ricostruire un archivio digitale delle parti o creare un ambiente virtuale per i riferimenti futuri.

 

Quali sono i vantaggi offerti dal reverse engineering?

Scanned mesh representation of a mountain bike chainstay

Il reverse engineering offre diversi elementi di grande importanza per i produttori.

Ad esempio, consente di ridurre i rischi associati ai prodotti obsoleti e funestati da punti deboli: consente di riprodurre i ricambi e identificare e correggere i difetti dei prodotti.

Inoltre, accelera l’innovazione dei prodotti. Ad esempio, si possono analizzare i progetti dei prodotti esistenti e aumentarne le prestazioni, aggiornarne le caratteristiche o ridurne i costi di produzione.

Le aziende di manifattura possono produrre rapidamente le parti senza acquistarle da un OEM che potrebbe imporre lunghi tempi di consegna e costi elevati.

Il reverse engineering è anche una strategia chiave per il piano di manutenzione proattiva di un produttore. Eseguendolo su dei componenti critici prima che si guastino, un produttore può creare scorte di ricambi e ridurre i tempi di fermo non pianificati.

Dove viene usato il reverse engineering?

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

I produttori di diversi settori utilizzano il reverse engineering per ottimizzare la produzione, ottenere un vantaggio competitivo e ridurre i costi. Ecco un elenco dei settori dove viene utilizzato in modo più intenso.

Settore aerospaziale

Il settore aerospaziale utilizza il reverse engineering per:

  • Effettuare analisi aerodinamiche
  • Sviluppare piani di manutenzione per gli aerei
  • Aggiungere, migliorare o riparare i componenti dell’aereo
  • Creare attrezzature

Settore automobilistico

I costruttori di automobili effettuano il reverse engineering per:

  • Studiare la concorrenza
  • Digitalizzare le parti dei vecchi modelli dei veicoli
  • Comprendere i problemi dei componenti del veicolo
  • Fabbricare ricambi

Aziende del settore degli utensili

Le aziende del settore delle attrezzature usano il reverse engineering per realizzare:

  • Matrici
  • Sagome
  • Punzoni
  • Stampi
  • Parti per macchine e utensili da taglio
  • E così via

Beni di consumo

I produttori di beni di consumo utilizzano il reverse engineering per:

  • Sviluppare rapidamente prototipi
  • Testare e convalidare i progetti concettuali
  • Analizzare i prodotti della concorrenza
  • Documentare e archiviare le diverse iterazioni di progettazione

Manufatti storici e artistici

Gli esperti del settore dell’arte e della conservazione del patrimonio usano il reverse engineering per:

  • Ricreare le opere d’arte per scopi educativi
  • Preservare in digitale opere d’arte come ad esempio dipinti, sculture, antichi manufatti archeologici ed edifici storici
  • Restaurare i manufatti culturali

Guarda un’applicazione concreta di reverse engineering

Utilizzo del reverse engineering per la produzione di automobili

Come funziona il processo di reverse engineering?

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

Prima di iniziare un progetto di reverse engineering, un produttore deve determinare le proprie esigenze. Ad esempio, riprodurre un componente (con tanto di difetti, usura, ecc) per analizzarne il motivo del mancato funzionamento, identificare la causa dei problemi di un assemblaggio o riprodurre un’attrezzatura esistente?

Tale tecnica è utile anche in altri casi, ad esempio per analizzare il modello di progettazione. Questo significa che il reverse engineering non dovrà riprodurre i difetti e l’usura delle parti, ma ricostruire il modello 3D della parte in modo perfetto e con tutti i parametri corretti.

Arrivati a questo punto, occorrerà scegliere la tecnologia di misurazione 3D da usare in base all’applicazione e all’ambiente d’acquisizione dei dati.

Ai fini di questa spiegazione, supponiamo che il produttore scelga uno scanner 3D portatile. Un tecnico preparerà la parte per la scansione in base alla tecnologia di misurazione 3D utilizzata, per poi eseguire la scansione della parte acquisendone tutte le dimensioni.

Una volta eseguita tale operazione, il file STL risultante (mesh o nuvola di punti) verrà importato in un software scan-to-CAD come VXmodel per il processo di post-trattamento, Questo processo consente di pulire, riparare e rifinire i dati, dividendo l’oggetto in diverse regioni e forme al fine di costruire il modello 3D. Infine, il processo di post-trattamento consente di posizionare l’oggetto nel sistema di coordinate (allineamento).

Il file STL aggiornato viene importato in un software autonomo o un software CAD che dispone di strumenti di reverse engineering. Un esperto di reverse engineering o un progettista industriale creeranno il modello 3D apportando eventuali modifiche e, se necessario, inserendolo in un assieme.

Il produttore potrà fabbricare un prototipo del modello 3D usando una stampante 3D e gli esperti decideranno se sarà necessario lavorare ancora sul modello 3D per ottenere il risultato desiderato.

Una volta creato un modello 3D ottimale, il produttore potrà realizzare una singola parte o produrla in serie.

 

In che modo la scansione 3D consente di velocizzare il reverse engineering?

Exploded view of UTV parts from CAD models

A differenza dei metodi manuali e delle altre tecnologie di misurazione 3D, gli scanner 3D portatili velocizzano notevolmente il processo di reverse engineering.

In primo luogo, sono veloci da utilizzare e consentono di lavorare negli ambienti di produzione (evitando così di dover scendere a patti con i colli di bottiglia delle CMM, che ritardano i progetti di reverse engineering o controllo qualità). Inoltre, grazie alla semplicità d’uso, non occorre coinvolgere un metrologo qualificato, figure difficili da trovare e spesso oberate di lavoro. Gli scanner 3D sono prodotti alla portata degli operatori dotati di qualsiasi livello di capacità e una soluzione eccellente per il reverse engineering di una parte o di un assieme.

Questi dispositivi consentono di acquisire milioni di punti dati al secondo. A seconda della parte, un utente può ottenere una mesh da una scansione in pochi secondi. La velocità degli scanner 3D consente di ottimizzare i flussi di lavoro di reverse engineering di un produttore.

Infine, questi strumenti offrono un’elevata accuratezza indipendentemente dalla complessità della geometria o finitura superficiale della parte. In questo modo è possibile eliminare gli errori umani spesso presenti nelle misurazioni manuali (evitando di ripetere le misure), e le lunghe interpretazioni dei risultati.

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Il futuro del reverse engineering

CAD model airplane engine with digital twin

Il futuro del reverse engineering è luminoso. Grazie alle frequenti innovazioni tecnologiche delle apparecchiature di misurazione 3D e dei software di reverse engineering, i flussi di lavoro diventeranno più efficienti e sofisticati, consentendo ai produttori di aumentare l’efficacia dei prodotti, creare nuove soluzioni, migliorare i processi di produzione e incrementare i profitti.

L’importanza del reverse engineering nella produzione è un elemento indiscutibile che offre un’innovazione senza precedenti.

Articolo scritto da Creaform

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