三維掃描和3D打印技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用課件

1、三維掃描和3D打印技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用第1頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)3D數(shù)據(jù)來(lái)源采集方式三維掃描和逆向工程三維檢測(cè) 3D技術(shù)與模具行業(yè)主要內(nèi)容三維掃描和3D打印技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用第2頁(yè)，共60頁(yè)。三維掃描和3D打印技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用第3頁(yè)，共60頁(yè)。 3D數(shù)據(jù)來(lái)源采集方式正向設(shè)計(jì) 3D 數(shù)據(jù)來(lái)源主要有以下三種方式：2. 逆向工程3. 實(shí)物掃描第4頁(yè)，共60頁(yè)。 3D數(shù)據(jù)來(lái)源采集方式3D數(shù)據(jù)來(lái)源之一 ： 三維軟件正向設(shè)計(jì)M1911 數(shù)模 M1911 3D打印模型 第5頁(yè)，共60頁(yè)。 3D數(shù)據(jù)來(lái)源采集方式3D數(shù)據(jù)來(lái)源之二 ：逆向工程掃描點(diǎn)云 逆向工程3D數(shù)模 實(shí)物 第6頁(yè)，共60頁(yè)

2、。 3D數(shù)據(jù)來(lái)源采集方式3D數(shù)據(jù)來(lái)源之三 ：實(shí)物掃描1. 工藝品、文物掃描2. 人物掃描第7頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)1. 三維掃描 三維掃描是集光、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對(duì)物體空間外形和結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)，得到的大量坐標(biāo)點(diǎn)的集合稱為點(diǎn)云（Point Cloud)。 它的重要意義在于能夠?qū)?shí)物的立體信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能直接處理的數(shù)字信號(hào)，為實(shí)物數(shù)字化提供了相當(dāng)方便快捷的手段。 三維掃描技術(shù)能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，且具有速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)量結(jié)果能直接與多種軟件接口，這使它在CAD、CAM、CIMS等技術(shù)應(yīng)用日益普及的今天很受歡迎。第8頁(yè)，共6

3、0頁(yè)。 三維掃描應(yīng)用領(lǐng)域 1. 逆向工程(RE)/快速成型(RP)2. 掃描實(shí)物，建立CAD數(shù)據(jù)；或是掃描模型，建立用于檢測(cè)部件表面的三維數(shù)據(jù)。3. 對(duì)于不能使用三維CAD數(shù)據(jù)的部件，建立數(shù)據(jù)。4. 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品與自己產(chǎn)品的確認(rèn)與比較，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。5. 使用由RP創(chuàng)建的真實(shí)模型，建立和完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。6. 有限元分析的數(shù)據(jù)捕捉。7. 檢測(cè)(CAT)8. 生產(chǎn)線質(zhì)量控制和產(chǎn)品元件的形狀檢測(cè)例如：金屬鑄件和鍛造、加工沖模和澆鑄、塑料部件(壓塑模、滾塑模、注塑模)、鋼板沖壓、木制品、復(fù)合及泡沫產(chǎn)品。9. 文物的數(shù)據(jù)保存和修復(fù)及三維展示10.醫(yī)療領(lǐng)域（ 牙齒及畸齒矯正，面部整形）第9頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3

4、D數(shù)字化服務(wù)三維掃描應(yīng)用案例第10頁(yè)，共60頁(yè)。三維掃描應(yīng)用案例 案例一：測(cè)量微小不規(guī)則形和面特征 以掃描上海某模具設(shè)計(jì)公司為例以以掃描掃 如上圖所示，為上海某模具設(shè)計(jì)公司 零件的圖片，紅色標(biāo)識(shí)為其微小細(xì)節(jié)第11頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例一：三維掃描儀在測(cè)量微小特征中的應(yīng)用 以掃描上海某模具設(shè)計(jì)公司為例以測(cè)繪難點(diǎn)：圖中的齒底圓角、齒頂圓角、齒內(nèi)相切圓的相對(duì)位置度與垂直度、斜齒的夾角等。第12頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)案例一：三維掃描儀在測(cè)量微小特征中的應(yīng)用以掃描上海某模具設(shè)計(jì)公司為例 這是掃描界面 掃描完后的STL文件 根據(jù)STL文件切出來(lái)的截面線條逆向之后獲得的被測(cè)尺寸第1

5、3頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例二：濰柴動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)總成掃描這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)總成如果用傳統(tǒng)的測(cè)量方法的話，工作量是非常大的，而用我們公司的三維掃描儀卻可以輕松解決。第14頁(yè)，共60頁(yè)。整車掃描 掃描點(diǎn)云三維掃描應(yīng)用案例第15頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)游艇長(zhǎng)6米，配合攝影測(cè)量系統(tǒng)，兩 天掃描完成。案例四：游艇掃描第16頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)核雕實(shí)物照片核雕掃描數(shù)據(jù)案例五：工藝品掃描第17頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè) 三維掃描在模具行業(yè)的應(yīng)用1.高效率輔助模具逆向工程設(shè)計(jì)：逆向設(shè)計(jì)模具，主要是面對(duì)實(shí)物進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。2.制造過程中的檢測(cè)：模具的成本相對(duì)較大，在大型模具制造過程中

6、，一旦報(bào)廢，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及時(shí)間浪費(fèi)。用三維掃描儀可在制造過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。 3.質(zhì)量檢測(cè)：首件檢測(cè)和產(chǎn)品檢測(cè)，進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。第18頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)2. 逆向工程 逆向工程是指從實(shí)物上采集大量的三維坐標(biāo)點(diǎn)，并由此建立該物體的幾何模型，進(jìn)而開發(fā)出同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)。逆向工程與一般的設(shè)計(jì)制造過程相反，是先有實(shí)物后有模型。 我們主要通過3D掃描技術(shù)，快速獲取樣品的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)，高效率、高品質(zhì)的建立該樣品的三維模型或者設(shè)計(jì)圖紙。第19頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 被測(cè)物體 PARTS 3D掃描 3D SCANNER 高密度點(diǎn)云 HIGH-INTENSITY CL

7、OUDS 特征提取/曲面重構(gòu) SURFACE CAD設(shè)計(jì)建模 CAD MODEL CAM CNC加工 CNC MACHINING 產(chǎn)品或模具 MODEL CAE分析 CAE ANALYSIS 快速成型/快速模具 RAPID PROTOTYPING逆向工程應(yīng)用流程第20頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)逆向工程應(yīng)用案例第21頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例一：汽車輪轂?zāi)嫦蚬こ?第22頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例二：發(fā)動(dòng)機(jī)總成逆向第23頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)表面處理過的車門車門內(nèi)飾板點(diǎn)云逆向得到的車門內(nèi)飾板3D數(shù)模 案例三：某汽車配件廠轎車門掃描 、逆向第24頁(yè)，共60頁(yè)。

8、數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)3. 三維檢測(cè) 與傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（三次元）或2D影像儀（二次元）檢測(cè)不同，這里所講的三維檢測(cè)是指用3D掃描技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，它是一種全尺寸檢測(cè)技術(shù)。 其基本檢測(cè)方法：先對(duì)待檢部件進(jìn)行全部或全方位3D掃描，將得到的3D點(diǎn)云與其3D數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，生成顏色誤差編碼圖和直觀的檢測(cè)報(bào)告。第25頁(yè)，共60頁(yè)。三維檢測(cè)流程 Qualify可以從上百萬(wàn)的點(diǎn)云來(lái)分析結(jié)果第26頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)三維檢測(cè)應(yīng)用案例沖壓零件檢測(cè)報(bào)告沖壓件掃描數(shù)據(jù)與CAD模型比對(duì)， 自動(dòng)計(jì)算誤差誤差分布圖誤差標(biāo)注圖關(guān)鍵截面尺寸標(biāo)注與比對(duì)第27頁(yè)，共60頁(yè)。檢測(cè)案例：通用汽車問題:檢具成本太高，不能適應(yīng)車型

9、變化解決方案：可編程的機(jī)器人手臂掃描儀對(duì)車門和前后蓋邊界的完全掃描Geomagic Qualify三維檢測(cè)軟件自動(dòng)處理掃描數(shù)據(jù)，輸出報(bào)告結(jié)果:節(jié)省了數(shù)百萬(wàn)的檢具成本5分鐘完成檢測(cè)和報(bào)告第28頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)4. 文物數(shù)字化 文物是古人留下的寶貴遺產(chǎn)，具有不可再生性，我國(guó)有大量的文物需要保護(hù)和展示。 “文物數(shù)字化”是指：使用數(shù)字化技術(shù)將文物、古跡的平面與立體信息，圖像與符號(hào)信息、聲音與顏色信息、文字與語(yǔ)言信息等，表示成數(shù)字量，并便于存儲(chǔ)、再現(xiàn)和利用的技術(shù)。 一個(gè)文物經(jīng)過三維數(shù)字化建模后，對(duì)其研究、展示、修復(fù)、保護(hù)、存儲(chǔ)具有十分重要的意義。第29頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)文物

10、數(shù)字化應(yīng)用案例第30頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例一：世博會(huì)C型龍3D數(shù)字化C型龍 掃描STL模型3D模型貼圖效果世博會(huì)期間在外灘展示的“中華第一龍”第31頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例二：臺(tái)北故宮金縷玉衣第32頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)案例三：越窯青瓷蓮花碗與春秋蟠螭三足提梁盉（高29腹徑24）第33頁(yè)，共60頁(yè)。三維數(shù)字化藝術(shù)衍生品的復(fù)制通過三維掃描和3D打印技術(shù)放大或縮小原藝術(shù)品第34頁(yè)，共60頁(yè)。6月底，上海數(shù)造利用三維掃描技術(shù)及逆向工程結(jié)合計(jì)算機(jī)瀏覽器技術(shù)為某銀行做了金融產(chǎn)品三維展示。 案例：時(shí)尚產(chǎn)品三維展示數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)第35頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服

11、務(wù) 案例：蘇州博物館文物通過三維掃描及逆向工程，可以實(shí)現(xiàn)珍貴文物的三維數(shù)字化全方位展示第36頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 3D打印 3D打印是快速成型（Rapid Prototyping）技術(shù)的通俗叫法，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。所以3D打印又叫增材制造 。第37頁(yè)，共60頁(yè)。3D打印的應(yīng)用3D打印的應(yīng)用領(lǐng)域：1.工業(yè)制造：產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、原型制作、產(chǎn)品評(píng)審、功能驗(yàn)證；制作模具原型或直接打印模具，直接打印產(chǎn)品。3D打印的小型無(wú)人飛機(jī)、小型汽車等概念產(chǎn)品已問世。3D打印的家用器具模型，也被用于企業(yè)的宣傳、營(yíng)銷活動(dòng)中。2.

12、文化創(chuàng)意和數(shù)碼娛樂：形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、材料特殊的藝術(shù)表達(dá)載體?？苹妙愲娪鞍⒎策_(dá)運(yùn)用3D打印塑造了部分角色和道具，3D打印的小提琴接近了手工藝的水平。3.航空航天、國(guó)防軍工：復(fù)雜形狀、尺寸微細(xì)、特殊性能的零部件、機(jī)構(gòu)的直接制造。4.生物醫(yī)療：人造骨骼、牙齒、助聽器、假肢等。5.消費(fèi)品：珠寶、服飾、鞋類、玩具、創(chuàng)意DIY作品的設(shè)計(jì)和制造。6.建筑工程：建筑模型風(fēng)動(dòng)實(shí)驗(yàn)和效果展示，建筑工程和施工(AEC)模擬。7.教育：模型驗(yàn)證科學(xué)假設(shè)，用于不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)、教學(xué)。在北美的一些中學(xué)、普通高校和軍事院校，3D打印機(jī)已經(jīng)被用于教學(xué)和科研。8.個(gè)性化定制：基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載、電子商務(wù)的個(gè)性化打印定制服務(wù)。第38

13、頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)應(yīng)用案例3D打印第39頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)案例一：藝術(shù)品羊的三維數(shù)據(jù)模型3D打印羊第40頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例二：工藝品第41頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例三：現(xiàn)代裝飾設(shè)計(jì)藝術(shù)燈罩的打印件，設(shè)計(jì)無(wú)局限！第42頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例四：3D人像 少年18歲生日銅像制作過程 真人三維激光掃描SLA 3D打印模型鑄銅第43頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù) 案例五：小提琴打印出來(lái)的小提琴一樣可以奏出美妙的音樂！第44頁(yè)，共60頁(yè)。日本大冢OMI陶業(yè)有限公司將3D技術(shù)與傳統(tǒng)的陶瓷工藝相結(jié)合，將現(xiàn)保存于和歌縣高野山金剛峰寺

14、的僧人空海（弘法大師）的木雕像以陶制復(fù)制品的形式完美再現(xiàn)。 三維掃描、3D打印的應(yīng)用第45頁(yè)，共60頁(yè)。數(shù)造3D數(shù)字化服務(wù)3D數(shù)據(jù)來(lái)源采集方式三維掃描和逆向工程三維檢測(cè) 3D技術(shù)與模具行業(yè)主要內(nèi)容三維掃描和3D打印技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用第46頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè)三維掃描能應(yīng)用到模具行業(yè)嗎？怎么用？第47頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè)3D技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用案例：某型水龍頭的SLA組件展示第48頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè)3D技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用案例：某型空調(diào)組件的結(jié)構(gòu)及裝配驗(yàn)證通過3D打印整套組件，最后成功完成了裝配，而且效果很好。相對(duì)于傳統(tǒng)加工方法，這就大大縮短了設(shè)計(jì)

15、生產(chǎn)周期，可實(shí)現(xiàn)小批量的快速生產(chǎn)。第49頁(yè)，共60頁(yè)。某型洗衣機(jī)蓋板組件的結(jié)構(gòu)及裝配驗(yàn)證 3D技術(shù)與模具行業(yè)3D技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用案例：這種洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)及安裝位置較復(fù)雜，通過3D打印，可以很輕松得完成傳統(tǒng)加工工藝需要幾個(gè)月才能完成的工作。第50頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè)3D技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用案例：高檔商務(wù)汽車車內(nèi)飾改裝通過三維掃描及逆向工程，可以迅速獲得汽車內(nèi)飾的三維數(shù)模，方便對(duì)其進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)及檢測(cè)。第51頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè)3D技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比有哪些優(yōu)勢(shì)？第52頁(yè)，共60頁(yè)。傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)的不足： 傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)過程一般僅僅需要考慮模具產(chǎn)品的基本屬性，如模具的功能、

16、質(zhì)量、成本和壽命等等，而很少、甚至不考慮它的環(huán)境屬性。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)存在如下問題： （1）回收利用率低； （2）造價(jià)高； （3）資源、能源嚴(yán)重浪費(fèi)； （4）模具材料中含有毒、害物質(zhì)，嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，妨害人體健康。 3D技術(shù)與模具行業(yè)53第53頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè)3D打印的十大優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)1：制造復(fù)雜物品不增加成本優(yōu)勢(shì)2：產(chǎn)品多樣化不增加成本優(yōu)勢(shì)3：組裝較少優(yōu)勢(shì)4：零時(shí)間交付優(yōu)勢(shì)5：設(shè)計(jì)空間無(wú)限優(yōu)勢(shì)6：零技能制造優(yōu)勢(shì)7：不占空間、便攜制造優(yōu)勢(shì)8：減少?gòu)U棄副產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)9：材料無(wú)限組合優(yōu)勢(shì)10：精確的實(shí)體復(fù)制第54頁(yè)，共60頁(yè)。汽車設(shè)計(jì)圖據(jù)悉，制造一輛普通轎車需要約1500個(gè)模具!模具的應(yīng)用 市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的更新?lián)Q代非?？?，一個(gè)新產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)后，如果沒有銷路，那就得不償失。 并且開發(fā)一副模具需要幾十萬(wàn)，甚至幾百萬(wàn)元。第55頁(yè)，共60頁(yè)。世界首款完全使用3D打印技術(shù)制造的汽車Urbee，它的制造過程中最終不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)，是迄今制造的最綠色環(huán)保汽車。 三維掃描、3D打印的應(yīng)用 利用3D打印技術(shù)，可以改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)流程，先將產(chǎn)品開發(fā)出來(lái)，如果符合技術(shù)要求和市場(chǎng)需求，再進(jìn)行模具開發(fā)，進(jìn)一步進(jìn)行批量生產(chǎn)，降低投資風(fēng)險(xiǎn)。第56頁(yè)，共60頁(yè)。 3D技術(shù)與模具行業(yè)3D技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用案例：高效的柔性供應(yīng)鏈系統(tǒng)，可先打印實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品，依據(jù)市場(chǎng)