3D Tarama Sonrası Neden CAD Modelleme Yapılır?
Giriş
3D tarama teknolojisi, fiziksel nesnelerin yüksek hassasiyetle dijital ortama aktarılmasını sağlayan ileri bir yöntemdir. Günümüzde mühendislik, üretim, restorasyon, arkeoloji vesağlık gibi birçok farklı alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, 3D tarama ile elde edilen veriler genellikle ham halde olup, doğrudan üretim, analiz veya simülasyon gibi uygulamalara uygun değildir. Bu nedenle, bu verilerin işlenerek CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) ortamına aktarılması gerekmektedir. Tersine mühendislik süreçlerinde, fiziksel nesnelerin dijital modellerinin oluşturulması ve bunların üretime uygun hale getirilmesi büyük önem taşır. 3D tarama sonrası elde edilen veriler, tersine mühendislik uygulamalarında ham veri olarak kullanılmakta olup,
üretim ve analiz için işlenmesi gerekmektedir. Bu makalede, 3D tarama sonrası CAD modelleme sürecinin neden gerekli olduğu, tersine mühendislik ile olan ilişkisi, bu sürecin temel adımları, kullanılan yöntemler ve
farklı uygulama alanları detaylı bir şekilde ele alınacaktır.
- 3D Tarama ve Nokta Bulutu Verisi
3D tarama, bir nesnenin yüzeyini milyonlarca noktadan oluşan hassas bir veri kümesi halinde kaydeden bir teknolojidir. 3D tarama sırasında, tarayıcının nesneye gönderdiği lazer ışınlarının yüzeyden yansıması sonucu nokta bulutu (point cloud) oluşur. Ancak, 3D tarama ile elde edilen bu ham veri hassas imalat aşamasında kullanılabilmesi günümüz şartlarında mümkün değildir.
• Yüksek veri yoğunluğu: 3D tarama ile oluşturulan nokta bulutu verileri genellikle büyük boyutludur ve doğrudan işlenmesi zordur. Yüksek yoğunluklu nokta bulutu verileri genellikle rölyef işleme gibi üretim proseslerinde kullanılır.
• Düzensiz yapı: 3D tarama sonucunda elde edilen ham nokta bulutu verileri, genellikle doğal düzensizlikler içerir.
• İç geometrik bilgilerin eksikliği: 3D tarama verisi sadece yüzey verisini içerir, nesnenin iç yapısına dair bilgi sunmaz.
• Düzgün geometrik şekillerin eksikliği: 3D tarama ile elde edilen nokta bulutunda, CAD ortamında ihtiyaç duyulan keskin kenarlar, düz yüzeyler ve parametrik yapılar bulunmaz.
Bu nedenlerden dolayı, tersine mühendislik süreçlerinde 3D tarama ile elde edilen nokta bulutu verisinin doğrudan üretime veya mühendislik analizlerine uygun hale getirilmesi için CAD modelleme sürecine ihtiyaç duyulmaktadır.
- Nokta Bulutu Verisinin Üretim ve Simülasyon Yazılımlarında Kullanılamaması
2.1 Kalıp Üretimi için CAD Modelleme Gerekliliği
CNC makineleri, enjeksiyon kalıplama sistemleri ve diğer üretim yöntemleri, doğrudan 3D tarama verisiyle çalışamaz. Tersine mühendislik kapsamında 3D tarama ile elde edilen ham verilerin, üretim süreçlerinde kullanılabilmesi için parametrik CAD modellerine dönüştürülmesi gereklidir. Aşağıdaki nedenlerden dolayı, 3D tarama verisi doğrudan bu imalat yöntemlerinde kullanılamaz:
• Eksik ve düzensiz geometri: CNC makineleri, yüzeylerin açık, eksik veya düzensiz olduğu 3D tarama verileri ile işlem yapamaz.
• Keskin kenar ve düz yüzey gerekliliği: CNC işleme ve enjeksiyon kalıplama için keskin köşeler, delikler, radyuslar gibi tanımlı yüzeyler gerekir. 3D tarama verisi bu tür detayları içermez.
• Matematiksel model eksikliği: 3D tarama ile elde edilen nokta bulutları, üretim için gerekli parametrik bilgileri içermediğinden, makine hareketlerinin hesaplanması mümkün olmaz.
• Takım yolları oluşturma zorluğu: CNC makinelerinde takım yolları oluşturulabilmesi için CAD modeline ihtiyaç duyulur. 3D tarama verisi bu gereksinimi karşılamaz.
Bu nedenlerden dolayı, 3D tarama ile elde edilen verilerin önce parametrik CAD modeline dönüştürülmesi, ardından üretime uygun hale getirilmesi zorunludur. Tersine mühendislik süreçleri kapsamında, 3D tarama sonrası bu dönüşüm kritik bir adımdır.
2.2 Simülasyon ve Mühendislik Analizlerinde CAD Modelleme Gerekliliği
Mühendislik analizleri, simülasyonlar ve optimizasyon süreçleri için hassas geometrik tanımlamalara sahip CAD modelleri gereklidir. 3D tarama ile elde edilen nokta bulutu verisinin doğrudan kullanılamamasının başlıca nedenleri şunlardır:
• Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) İçin Uygunsuzluk: 3D tarama ile oluşturulan nokta bulutları, mühendislik analizlerinde kullanılan katı ve yüzey modelleri için gerekli olan ağ yapısını içermez.
• Akışkanlar Dinamiği (CFD) Simülasyonlarında Yetersizlik: Akışkanlar dinamiği analizleri için kullanılan modellerde, akışkanın geçtiği yüzeylerin net bir şekilde tanımlanması gerekir. 3D tarama verisi, bu tür analizler için uygun değildir.
• Montaj ve Tolerans Analizleri İçin Eksik Bilgi: Montaj analizleri ve tolerans hesaplamalarında, parçaların ilişkileri ve hareketli birleşim noktalarının tanımlı olması gereklidir. 3D tarama verisinde bu bilgiler bulunmadığından, analizlerde doğrudan kullanılamaz.
Tersine mühendislik süreçlerinde, 3D tarama verisinin simülasyon ve analiz uygulamalarına uygun hale getirilmesi için önce CAD modeline dönüştürülmesi gerekir .
3.2 Mesh (Ağ) Modelleme
• 3D tarama ile elde edilen noktalar arasında bağlantılar oluşturularak bir yüzey ağı elde edilir.
3.3 Yüzey (Surface) Modelleme
• 3D tarama verileri, NURBS yöntemleri ile yüzeylere dönüştürülür.
3.4 Parametrik CAD Modelleme
• 3D tarama sonrası, model parametrik hale getirilerek üretime uygun hale getirilir.
- Sonuç
Tersine mühendislik süreçlerinde, 3D tarama sonrası CAD modelleme, nokta bulutu verisini üretime, simülasyona ve analizlere uygun hale getiren kritik bir süreçtir. 3D tarama ile elde edilen nokta bulutu verisi doğrudan CNC işleme, enjeksiyon kalıplama veya mühendislik analizlerinde kullanılamaz. Parametrik CAD modelleme, bu veriyi düzenleyerek üretim ve mühendislik süreçlerine entegre etmeyi mümkün kılar. Endüstride rekabet avantajı sağlamak ve hataları minimize etmek isteyen firmalar,tersine mühendislik süreçlerini etkin bir şekilde kullanmalıdır.
