服务商用Artec方案修补海军军舰叶轮

案例概述

概要：作为海军军舰重要组件的逆向制作项目，从船体、引擎到船载武器系统，都是一项极具挑战性的工作，因为没有图纸或CAD文件可作参考。
工具：Artec Eva, Spider以及Artec Studio
效果：借助最先进的便携式3D扫描技术，在时间紧迫的情况下，按高标准制作全新组件并完成修改。

Marinebedrijf Koninklijke Marine（以下简称MKM）是一家负责荷兰皇家海军以及比利时海军M级护卫舰所有海军军舰维护工作的荷兰企业。该企业同时也为船只制作新部件，为从船体、武器系统到引擎的各个部位进行修缮。

MKM从Artec在比荷卢经济联盟荷兰金牌经销商商4C Creative CAD CAM Consultants处购得Artec Eva与Spider 3D扫描仪，并用于这一项目。

“海军军舰所有船只都需要我们定期维护，因此3D扫描技术的应用变得越发重要，” MKM的CNC协调员 Ben Jansen说道。“大多数情况下我们没有需维修部件的设计图稿或CAD文件。”

△使用Eva扫描待维修的船体部件

没有这些零件的3D数据或设计稿时，MKM会带上Artec 3D扫描仪为对象创建一份3D图档，并基于此逆向制作所需部件。随后，通过3-5轴铣削或3D焊接等加工技术再造这一部件。

“我们现在的工序更快更准，”Ben Jansen说道。“如今基于完整的3D模型，我们就可以获得每一个部件的准确尺寸。效率明显提高，为我们的项目节约了大量成本。”

团队无需再使用直尺或其他工具测量。这种传统方式非常耗时且结果并不准确。“另外，还会经常发生某些部位忘记测量需要返场的情况。现在这一切都不会发生了，” Ben Jansen说道。

MKM使用这些扫描仪采集了多艘船只，例如，前任荷兰女王的一艘名叫“Green Drake”的船。这艘船几乎没有任何设计图，于是团队开始扫描现存船体，并对船体的3D模型进行修正，如补齐裂缝和缺失部位，制作全新部件恢复船体原貌。

“使用3D扫描技术，我们可以更快更高效地工作，当然，我们现在也可以完成一些过去无法制作或制作过程极其耗时的修复。” Ben Jansen说道。

另一项实例是人员车辆登陆艇（LCVP）叶轮修复项目。这艘船在海军下船时，一半船体搁置于海岸。当启程返航时，LCVP后退入海，此时叶轮被海边的沙石吞噬，石块撞击叶轮，会导致叶轮部分碎裂。

△登陆艇在离开海滩时会导致叶轮破损

团队对叶轮进行了扫描，并使用STL格式的扫描文件对机器人焊接系统进行编程，以准确焊接需要新增材料的部位。

△需修补的叶轮

△扫描数据，可见叶轮的磨损情况

3D扫描仪还可用于逆向制造FRISC型高速船舱座椅，这类船只通常执行拦截任务，时速可达80公里/时。

△乘风破浪，FRISC型高速船正在执行拦截任务

由于受波浪影响较大，部分舱内座椅会开裂，需定期维护。在最近一期项目中，MKM使用Eva 3D扫描仪采集了一张座椅，并使用数模逆向制作需要维护的座椅模具。

△FRISC型高速船舱的座椅

“数据收集完毕后，我们使用Artec Studio提供的工具逆向制作成完整模型，” Ben Jansen说道。“如果Artec Studio中找不到修改模型所需的工具，比如为3D模型增加新材料，我们就会导出到其他软件进行必要的处理。”

△逆向设计图与原扫描数据

Artec首席业务发展官Andrei Vakulenko进一步解释道：

“如果你需要在军用船只或飞机上增加任何东西，最快最准确的办法就是先扫描这些区域。质量检测是另一个热门领域，因为螺旋桨等部件可以用3D扫描来定期检查以确保质量。3D扫描也常用于远程支持，军舰通常距离基地很遥远，在需要技术支持的时候，往往是远程执行的。通过3D扫描，支持工程师可以远程全面地查看问题所在。“

愿景是，有一天，不仅可以采集海军所需的数据，还可以根据需要3D打印这些部件。

“当3D打印分布式运行时，我们预计所有大型船只都将拥有3D扫描仪和3D打印机，以便零件可以进行3D扫描，然后打印。对于大型海运船只，这真的是一个理想的解决方案：比待在修理基地等待更换零件要快得多。目前，相当多的小部件可以通过耐用塑料3D打印，并取得成功，当金属3D打印机也可以达到同样的应用时，突破将会来临。“