三维扫描和3D打印技术在模具行业中的应用课件.pptx

1、三维扫描和三维扫描和3D打印技术在模具行业中的应用打印技术在模具行业中的应用第1页，共60页。数造3D数字化服务3D数据来源采集方式三维扫描和逆向工程三维检测 3D技术与模具行业主要内容三维扫描和3D打印技术在模具行业中的应用第2页，共60页。三维扫描和3D打印技术在模具行业中的应用第3页，共60页。3D数据来源采集方式数据来源采集方式1.正向设计 3D 数据来源主要有以下三种方式：2.逆向工程3.实物扫描第4页，共60页。3D数据来源采集方式数据来源采集方式3D数据来源之一数据来源之一 ：三维软件正向设计M1911 数模 M1911 3D打印模型 第5页，共60页。3D数据来源采集方式数据来

2、源采集方式3D数据来源之二数据来源之二 ：逆向工程扫描点云 逆向工程3D数模 实物 第6页，共60页。3D数据来源采集方式数据来源采集方式3D数据来源之三数据来源之三 ：实物扫描1.工艺品、文物扫描2.人物扫描第7页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务1.三维扫描 三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描，以获得物体表面的空间坐标，得到的大量坐标点的集合称为点云（Point Cloud)。它的重要意义在于能够将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号，为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。三维扫描技术能实现非接触测量，且具有速

3、度快、精度高的优点。其测量结果能直接与多种软件接口，这使它在CAD、CAM、CIMS等技术应用日益普及的今天很受欢迎。第8页，共60页。三维扫描应用领域三维扫描应用领域 1.逆向工程(RE)/快速成型(RP)2.扫描实物，建立CAD数据；或是扫描模型，建立用于检测部件表面的三维数据。3.对于不能使用三维CAD数据的部件，建立数据。4.竞争对手产品与自己产品的确认与比较，创建数据库。5.使用由RP创建的真实模型，建立和完善产品设计。6.有限元分析的数据捕捉。7.检测(CAT)8.生产线质量控制和产品元件的形状检测例如：金属铸件和锻造、加工冲模和浇铸、塑料部件(压塑模、滚塑模、注塑模)、钢板冲压、

4、木制品、复合及泡沫产品。9.文物的数据保存和修复及三维展示10.医疗领域（牙齿及畸齿矫正，面部整形）第9页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务第10页，共60页。三维扫描应用案例三维扫描应用案例 案例一：测量微小不规则形和面特征案例一：测量微小不规则形和面特征 以扫描上海某模具设计公司为例以以扫描扫 如上图所示，为上海某模具设计公司如上图所示，为上海某模具设计公司 零件的图片，红色标识为其微小细节零件的图片，红色标识为其微小细节第11页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例一：三维扫描仪在测量微小特征中的应用案例一：三维扫描仪在测量微小特征中的应用 以扫描上海某模具设计公司

5、为例以测绘难点：图中的齿底圆角、齿顶圆角、齿内相切圆的相对位置度与垂直度、斜齿的夹角等。第12页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务案例一：三维扫描仪在测量微小特征中的应用案例一：三维扫描仪在测量微小特征中的应用以扫描上海某模具设计公司为例 这是扫描界面 扫描完后的STL文件 根据STL文件切出来的截面线条逆向之后获得的被测尺寸第13页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务p 案例二：潍柴动力发动机总成扫描这个发动机总成如果用传统的测量方法的话，工作量是非常大的，而用我们公司的三维扫描仪却可以轻松解决。第14页，共60页。整车扫描整车扫描 扫描点云扫描点云三维扫描应用案例第15页

6、，共60页。数造3D数字化服务游艇长游艇长6米，配合摄影测量系统，两米，配合摄影测量系统，两 天扫描完成。天扫描完成。案例四：游艇扫描第16页，共60页。数造3D数字化服务核雕实物照片核雕扫描数据案例五：工艺品扫描第17页，共60页。3D技术与模具行业 三维扫描在模具行业的应用1.高效率辅助模具逆向工程设计：高效率辅助模具逆向工程设计：逆向设计模具，主要是面对实物进行模具设计。2.制造过程中的检测：制造过程中的检测：模具的成本相对较大，在大型模具制造过程中，一旦报废，将带来巨大的经济损失以及时间浪费。用三维扫描仪可在制造过程中进行实时检测。3.质量检测：质量检测：首件检测和产品检测，进行质量评

7、估。第18页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务2.逆向工程 逆向工程是指从实物上采集大量的三维坐标点，并由此建立该物体的几何模型，进而开发出同类产品的先进技术。逆向工程与一般的设计制造过程相反，是先有实物后有模型先有实物后有模型。我们主要通过3D扫描技术，快速获取样品的点云数据，并以此为基础，高效率、高品质的建立该样品的三维模型或者设计图纸。第19页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 被测物体物体 PARTS 3D扫描 3D SCANNER 高密度点云 HIGH-INTENSITY CLOUDS 特征提取/曲面重构 SURFACE CAD设计建模 CAD MODEL CAM

8、 CNC加工 CNC MACHINING 产品或模具 MODEL CAE分析 CAE ANALYSIS 快速成型快速成型/快速模具快速模具 RAPID PROTOTYPING逆向工程应用流程第20页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务第21页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例一：案例一：汽车轮毂逆向工程汽车轮毂逆向工程 第22页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例二：发动机总成逆向第23页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务表面处理过的车门车门内饰板点云逆向得到的车门内饰板3D数模 案例三：某汽车配件厂轿车门扫描、逆向第24页，共60页。数造数造3

9、D数字化服务数字化服务3.三维检测 与传统的三坐标测量机（三次元）或2D影像仪（二次元）检测不同，这里所讲的三维检测是指用3D扫描技术扫描技术进行检测，它是一种全尺寸检测技术全尺寸检测技术。其基本检测方法基本检测方法：先对待检部件进行全部或全方位3D扫描，将得到的3D点云与其3D数模进行比对，生成颜色误差编码图和直观的检测报告。第25页，共60页。三维检测流程三维检测流程 QualifyQualify可以从上百万的可以从上百万的点云来分析结果点云来分析结果第26页，共60页。数造3D数字化服务三维检测应用案例冲压零件检测报告冲压零件检测报告冲压件扫描数据与CAD模型比对，自动计算误差误差分布图

10、误差标注图关键截面尺寸标注与比对第27页，共60页。检测案例：通用汽车检测案例：通用汽车问题:p检具成本太高，不能适应车型变化解决方案：p可编程的机器人手臂扫描仪对车门和前后盖边界的完全扫描pGeomagic Qualify三维检测软件自动处理扫描数据，输出报告结果:p节省了数百万的检具成本p5分钟完成检测和报告第28页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务4.文物数字化 文物是古人留下的宝贵遗产，具有不可再生性，我国有大量的文物需要保护和展示。“文物数字化”是指：使用数字化技术将文物、古迹的平面与立体信息，图像与符号信息、声音与颜色信息、文字与语言信息等，表示成数字量，并便于存储、再现

11、和利用的技术。一个文物经过三维数字化建模后，对其研究、展示、修复、保护、存储具有十分重要的意义。第29页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务第30页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例一：世博会案例一：世博会C型龙型龙3D数字化数字化C型龙 扫描STL模型3D模型贴图效果世博会期间在外滩展示的“中华第一龙”第31页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例二：案例二：台北故宫金缕玉衣台北故宫金缕玉衣第32页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务案例三：越窑青瓷莲花碗与春秋蟠螭三足提梁盉（高29腹径24）第33页，共60页。三维数字化三维数字化艺术衍生品的复制

12、艺术衍生品的复制p通过三维扫描和3D打印技术放大或缩小原艺术品第34页，共60页。6月底，上海数造利用三维扫描技术及逆向工程结合计算机浏览器技术为某银行做了金融产品三维展示。案例：时尚产品三维展示数造数造3D数字化服务数字化服务第35页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例：苏州博物馆文物通过三维扫描及逆向工程，可以实现珍贵文物的三维数字化全方位展示第36页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 3D打印 3D打印是快速成型（Rapid Prototyping）技术的通俗叫法，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

13、所以3D打印又叫增材制造 。第37页，共60页。3D打印的应用打印的应用3D3D打印的应用领域：打印的应用领域：1.工业制造：产品概念设计、原型制作、产品评审、功能验证；制作模具原型或直接打印模具，直接打印产品。3D打印的小型无人飞机、小型汽车等概念产品已问世。3D打印的家用器具模型，也被用于企业的宣传、营销活动中。2.文化创意和数码娱乐：形状和结构复杂、材料特殊的艺术表达载体。科幻类电影阿凡达运用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艺的水平。3.航空航天、国防军工：复杂形状、尺寸微细、特殊性能的零部件、机构的直接制造。4.生物医疗：人造骨骼、牙齿、助听器、假肢等。5.消费

14、品：珠宝、服饰、鞋类、玩具、创意DIY作品的设计和制造。6.建筑工程：建筑模型风动实验和效果展示，建筑工程和施工(AEC)模拟。7.教育：模型验证科学假设，用于不同学科实验、教学。在北美的一些中学、普通高校和军事院校，3D打印机已经被用于教学和科研。8.个性化定制：基于网络的数据下载、电子商务的个性化打印定制服务。第38页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务第39页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务案例一：艺术品案例一：艺术品羊的三维数据模型3D打印羊第40页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例二：工艺品第41页，共60页。数造3D数字化服务 案例三：现代装饰设

15、计艺术灯罩的打印件，设计无局限！第42页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例四：案例四：3D3D人像人像 少年18岁生日铜像制作过程 真人三维激光扫描SLA 3D打印模型铸铜第43页，共60页。数造数造3D数字化服务数字化服务 案例五：小提琴案例五：小提琴打印出来的小提琴一样可以奏出美妙的音乐！第44页，共60页。日本大冢OMI陶业有限公司将3D技术与传统的陶瓷工艺相结合，将现保存于和歌县高野山金刚峰寺的僧人空海（弘法大师）的木雕像以陶制复制品的形式完美再现。三维扫描、三维扫描、3D打印的应用打印的应用第45页，共60页。数造3D数字化服务3D数据来源采集方式三维扫描和逆向工程三

16、维检测 3D技术与模具行业主要内容三维扫描和3D打印技术在模具行业中的应用第46页，共60页。3D技术与模具行业三维扫描能应用到模具行业吗？怎么用？第47页，共60页。3D技术与模具行业3D技术在模具行业的应用案例：某型水龙头的SLA组件展示第48页，共60页。3D技术与模具行业3D技术在模具行业的应用案例：某型空调组件的结构及装配验证通过3D打印整套组件，最后成功完成了装配，而且效果很好。相对于传统加工方法，这就大大缩短了设计生产周期，可实现小批量的快速生产。第49页，共60页。某型洗衣机盖板组件的结构及装配验证 3D技术与模具行业3D技术在模具行业的应用案例：这种洗衣机的结构及安装位置较复

17、杂，通过3D打印，可以很轻松得完成传统加工工艺需要几个月才能完成的工作。第50页，共60页。3D技术与模具行业3D技术在模具行业的应用案例：高档商务汽车车内饰改装通过三维扫描及逆向工程，可以迅速获得汽车内饰的三维数模，方便对其进行改装设计及检测。第51页，共60页。3D技术与模具行业3D技术与传统技术相比有哪些优势？第52页，共60页。传统模具设计的不足：传统的模具设计过程一般仅仅需要考虑模具产品的基本属性，如模具的功能、质量、成本和寿命等等，而很少、甚至不考虑它的环境属性。传统的模具设计存在如下问题：（1）回收利用率低；（2）造价高；（3）资源、能源严重浪费；（4）模具材料中含有毒、害物质，

18、严重污染生态环境，妨害人体健康。3D技术与模具行业53第53页，共60页。3D技术与模具行业3D打印的十大优势优势1：制造复杂物品不增加成本优势2：产品多样化不增加成本优势3：组装较少优势4：零时间交付优势5：设计空间无限优势6：零技能制造优势7：不占空间、便携制造优势8：减少废弃副产品优势9：材料无限组合优势10：精确的实体复制第54页，共60页。汽车设计图据悉，制造一辆普通轿车需要约1500个模具!模具的应用 市场对产品的更新换代非常快，一个新产品生产出来后，如果没有销路，那就得不偿失。并且开发一副模具需要几十万，甚至几百万元。第55页，共60页。世界首款完全使用3D打印技术制造的汽车Ur

19、bee，它的制造过程中最终不会产生浪费，是迄今制造的最绿色环保汽车。三维扫描、三维扫描、3D打印的应用打印的应用 利用3D打印技术，可以改变传统的产品生产流程，先将产品开发出来，如果符合技术要求和市场需求，再进行模具开发，进一步进行批量生产，降低投资风险。第56页，共60页。3D技术与模具行业3D技术在模具行业的应用案例：高效的柔性供应链系统，可先打印实验性产品，依据市场反馈效果 后再做决定；第57页，共60页。3D技术与模具行业3D技术在模具行业的应用案例：3D技术与模具行业可以进行单件试制，小批量生产，缩短研发周期，降低成本，零技能制造，实现快速交付。第58页，共60页。中模协专家称，“模具和3D打印机属于成型技术的范畴，两者之间为竞争关系，但不存在模具被3D打印机替代的问题。目前，除了3D打印机外，其他新的成型技术也在不断涌现，相互之间也构成竞争关系，但各有利弊，还是会同时存在，共同推动我国制造工业的发展。”3D技术与模具行业第59页，共60页。相互合作共同发展 第60页，共60页。