Использование трехмерного сканирования и печати на различных стадиях жизненного цикла кораблей и судов

Уже сегодня мы имеем реальный опыт печати различных изделий, сложных поверхностей, даже домов и одежды. Еще недавно говорили о высокой себестоимости «напечатанных» изделий, об их низкой надежности и прочих факторах, не позволяющих начать серийное производство методом печати, но сегодня эти проблемы в большей части успешно решаются. Статья не претендует на исчерпывающий обзор всех возможностей трехмерного сканирования и печати, в ней на основе опыта реализации проектов компании InterCAD идет речь об уже существующем практическом применении этих технологий при информационном обеспечении различных стадий жизненного цикла (ЖЦ) кораблей и судов.

Применение технологий трехмерной печати на стадии инвестиций

Современные технологии трехмерной печати позволяют создать прототип как некой части устройства, механизма корабля, судна, так и всего корабля (естественно, с разумной степенью детализации) для представления инвесторам. Компания InterCAD располагает соответствующим опытом печати демонстрационных образцов изделий, оборудования и объектов, например, таких как показано на рисунке:

Трехмерное сканирование: контроль поверхностей в процессе производства и эксплуатации

Очень важно, что большинство подобных программных продуктов позволяют загрузить одновременно облако точек и математическую модель и провести сравнение спроектированного изделия с реально произведенным. Заметим, что при этом с той или иной степенью автоматизации можно не только выявить отклонения, но и оценить их, получив автоматическое выделение цветом проблемных и других участков.

Такую работу сотрудники InterCAD проводили при автоматизации опытного производства в одном из известных проектных КБ. Проектирование сложной поверхности осуществлялось с помощью САПР Autodesk Inventor. Далее с использованием программного средства InventorCAM была разработана программа для станка с ЧПУ. После того как деталь была произведена, производилась проверка.

Проверка точности изготовления была осуществлена при помощи трехмерного сканирования поверхности готовой детали, закрепленной прямо на станке, что весьма удобно в случаях, когда анализ показывает необходимость дополнительной обработки. Сравнение результатов сканирования и теоретической модели, полученной в результате проектирования в САПР, представлено на этом рисунке:

Отклонение реальной поверхности от теоретической, мм

С применением вышеописанного подхода вполне решаем также и вопрос контроля качества при строительстве объектов со сложными поверхностями, к каковым относится корпус корабля (судна). При этом отличие заключается лишь в используемом оборудовании для сканирования и программном обеспечении, которое специалисты InterCAD готовы оптимально подобрать, а также помочь разработать технологию, а при необходимости провести работы.

Отметим, что вышеописанный подход приемлем не только при строительстве (производстве), но и при осуществлении контроля в процессе плановых и внеплановых ремонтных работ. Технология позволяет выявить допустимость отклонений формы поверхностей, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации и при повреждениях. Отличным инструментом проведения такого контроля является Autodesk Navisworks Manage. Пакет позволяет загрузить облако точек, полученное при сканировании (например, элементов корпуса), и трехмерную модель, провести выявление отклонений и измерение их величины. Компания InterCAD также имеет опыт проведения таких работ.

Использование трехмерной печати для производства литьевых форм

В компании «Океанприбор» с использованием трехмерного принтера ProJet x60 ZPrinter разработана технология производства литьевых форм. Материал, который применяется в ProJet x60 ZPrinter, не приспособлен для создания литьевых форм. Поэтому с его помощью создаются формы для форм: сначала на ZPrinter изготавливается каркас, который затем заливается силиконом.

После полимеризации из каркаса извлекается готовая силиконовая форма, пригодная для заливки любым другим материалом, и затем в нее заливается полиуретан. В результате получается не просто прототип, а готовый к использованию опытный образец:

Форма для литья, полученная по технологии с использованием трехмерного принтера

Трехмерное сканирование при модернизации кораблей и судов

Компания InterCAD располагает опытом решения еще одной проблемы, возникающей при модернизации: использование трехмерного сканирования с последующим получением 3D-модели из облака точек – трудоемкая и далеко не всегда выполнимая задача. Это обусловлено сложностью конфигурации внутренних помещений корабля, наличием большого количества оборудования и техники в них. Практика показывает, что сложно, а иногда невозможно получить облако точек помещения при наличии оборудования и техники, расположенных вдоль переборок и бортов, «затеняющих» при сканировании помещения его границы. В таких случаях приемлема другая технология. На первом этапе производится «восстановление» трехмерной модели в 3D-САПР. Исходными данными являются «плоские» чертежи, созданные в 2D-САПР или на бумажных носителях. На следующем этапе производится 3D-сканирование помещений. Последним этапом является работа с загруженным в Autodesk Navisworks Manage облаком точек и 3D-моделью, позволяющая определить реальную форму, размеры помещения, провести необходимые измерения, определить технологическую последовательность демонтажа старого и размещения нового оборудования с учетом необходимых проходов, технологических вырезов и т.д.

Не секрет, что по ряду технологических и организационных причин (возможности конкретного судостроительного завода, длина стапеля, длина секций и т.д.), существуют отличия реально построенного корабля от документации судостроительного КБ. Документация на ряд кораблей, построенных в СССР и достигших периода модернизации, находится за пределами РФ, получить ее проблематично. Для таких случаев компания InterCAD также предлагает технологию сравнения облака точек – результатов 3D-сканирования с “поднятой” в САПР 3D-моделью, исходными данными для которой является документация КБ. Технология позволяет выявить реальную конфигурацию, размеры, возможные коллизии и решить прочие вопросы, возникающие при модернизации. Как и в предыдущих случаях, технология включает работу с моделью и результатами сканирования в Autodesk Navisworks Manage. Положительный опыт проведения работ по трехмерному сканированию кораблей, подлежащих модернизации, позволяет компания InterCAD предлагать заказчикам не только полный пакет программных и аппаратных средств, но и апробированные технологические решения и услуги в этой области.