QUICKSURFACE a aidé un bureau d'études brésilien à accélérer l'ingénierie inverse d'une hélice d'unité de refroidissement en transformant des données de scan 3D en géométrie CAO précise. Grâce à un flux de travail structuré Scan-vers-CAO, l'équipe a reconstruit le composant endommagé et produit un modèle CAO prêt pour la production, adapté à la fabrication et à l'impression 3D.

RVF3D Engineering Ltd.

Rio de Janeiro – Brésil

RVF3D a été créée en 2020, en pleine pandémie, en tant que bureau de services d'ingénierie à distance. L'entreprise a débuté avec deux imprimantes FDM fermées, axées sur la modélisation 3D avec logiciel CAO et l'impression de pièces automobiles personnalisées en plastique.

Deux ingénieurs ont fondé l'entreprise : Ricardo Freitas, qui venait de prendre sa retraite après plus de 35 ans dans l'industrie aéronautique, et son fils Jose Ricardo Freitas, récemment diplômé en génie mécanique et déjà expérimenté dans la conception CAO avec plusieurs logiciels.

Le bureau a rapidement étendu ses activités. Il a commencé à offrir un support d'impression 3D pour les projets universitaires et à produire des pièces mécaniques pour les industries d'usinage locales et les ateliers automobiles.

Au fil des ans, RVF3D a étendu ses capacités pour inclure la conception et la modélisation 3D grâce à la numérisation 3D et à la rétro-ingénierie. L'entreprise a commencé à prendre en charge de grandes industries telles que le moulage par injection plastique, le pétrole et le gaz, et la mécanique métallurgique dans la région de Petropolis et dans la grande région de Rio de Janeiro.

Ricardo explique :

“Une fois que nous avons étendu nos activités à des clients plus importants, nous avons été confrontés à un nouveau défi. Il nous fallait manifestement un logiciel capable de livrer rapidement des projets d'ingénierie inverse de haute qualité en toute simplicité. Initialement, nous sommes passés à Solid Edge, qui offre des fonctions d'ingénierie inverse très basiques comme le remplissage de surfaces. Mais dès que nous avons découvert QUICKSURFACE Pro, nous sommes passés immédiatement à celle-ci. Pour cela, nous remercions le soutien que nous avons reçu de Prumo Tech, un représentant de KVS au Brésil.”

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Le défi : rétroconcevoir et imprimer en 3D une hélice d'unité de refroidissement en une semaine

Un client qui exploite un grand atelier d'usinage a contacté RVF3D avec un problème urgent. L'atelier utilisait une hélice à 4 pales à l'intérieur d'une unité de refroidissement. Après plusieurs tentatives de réparation de l'hélice en colmatant les zones endommagées avec du caoutchouc silicone noir, le composant ne fonctionnait plus correctement. L'hélice est devenue déséquilibrée et fragile et se cassait fréquemment pendant le fonctionnement.

Hélice cassée

Hélice réparé avec du caoutchouc de silicone

L'unité de refroidissement ne pouvait pas fonctionner sans cette hélice, qui jouait un rôle essentiel dans le refroidissement de l'échangeur d'huile. Comme la machine était ancienne, les hélices de remplacement n'étaient plus disponibles sur le marché. La situation menaçait le fonctionnement de l'ensemble de la machine CNC.

Puisque RVF3D avait déjà rendu visite au client, le magasin les a contactés immédiatement. RVF3D a récupéré l'hélice endommagée et l'a apportée à leur bureau pour la numériser.

Cependant, ils ont rencontré le premier défi majeur. Les zones réparées sur les pales présentaient plusieurs cicatrices dues aux patchs en silicone. Ces irrégularités rendaient difficile la capture de surfaces lisses pendant le scan.

L'équipe a d'abord poncé les surfaces des pales pour enlever les rugosités les plus importantes. Certaines imperfections subsistaient, ils prévoyaient donc de les corriger ultérieurement dans le maillage STL généré pendant le processus de numérisation.

Ensuite, ils ont pulvérisé l'hélice avec AESUB spray de balayage bleu car la surface d'origine était noire. Ils ont placé l'hélice sur un plateau tournant manuel avec des marqueurs et ont scanné les deux côtés à l'aide du scanner RVS_3D Harpy M et du logiciel de numérisation RV3D Studio.

Logiciel RV3D Studio – le modèle 3D de l'hélice numérisée a été généré mais présente encore des irrégularités sur les pales.

Jose Ricardo explique :

“Jusqu'à présent, c'était la partie la plus facile du travail, mais cela a quand même pris presque deux jours. Après cela, nous avons dû lisser les surfaces STL et commencer le processus d'ingénierie inverse. Nous venions d'acheter QUICKSURFACE Pro et avait très peu d'expérience avec, donc le soutien de RVS_3D a été essentiel à notre succès.”

Grâce à la haute qualité du scanner Harpy M, l'équipe a obtenu une numérisation très précise, bien que les défauts de la lame soient toujours visibles.

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Préparation du maillage pour la rétro-ingénierie

Pour préparer le fichier de maillage, RVF3D a utilisé Préparer la numérisation outils à l'intérieur QUICKSURFACE. Ces outils leur ont permis d'enlever les imperfections des surfaces de la lame, de lisser le maillage et d'aligner le modèle sur les axes de référence XYZ.

Meilleure section de lame après numérisation

Section de la lame après lissage en QUICKSURFACE

Après avoir nettoyé le tamis, ils ont sélectionné la lame la mieux conservée parmi les quatre endommagées et l'ont utilisée comme géométrie de référence pour la reconstruction.

Remontage de l'hélice sur le QUICKSURFACE

L'équipe a ensuite entamé le processus de rétro-ingénierie à l'aide de QUICKSURFACE Pro. Avec le soutien de Prumo Tech, ils ont rapidement créé un modèle CAO précis.

Fichier STL numérisé préparé dans QS et orienté sur les axes XYZ, presque sans imperfections

Ils ont suivi une structure flux de travail:

• D'abord, ils ont utilisé Ajustement de surface outils pour reconstruire les surfaces avant et arrière de la lame directement sur le maillage.

Surface de la lame avant définie à l'aide de l'outil “ Surface Fitting ” dans QUICKSURFACE Pro

“Fonctionnalité ” Surface Fitting » dans QUICKSURFACE Pro sur la face avant de la lame

“Fonctionnalité ” Surface Fitting » dans QUICKSURFACE Pro sur la face arrière de la lame

Faces avant et arrière créées sur le maillage

• Ensuite, ils ont créé des esquisses du moyeu central et ont extrudé le corps central.

Création d'un croquis du corps central

Extrusion du corps central

• Ils ont ensuite créé une esquisse du profil de la pale et ont extrudé la pale à travers les surfaces avant et arrière reconstruites.

Création d'un croquis de la lame

Profil de lame extrudé par l'avant et par l'arrière

• Après avoir coupé les surfaces excédentaires et combiné les corps, ils ont produit un modèle solide propre.

Après avoir ébavuré les surfaces excédentaires et combiné les corps, un modèle solide propre a été créé

• Une comparaison entre le modèle reconstruit et le STL scanné a montré un écart compris 0,10 mm, confirmant l'exactitude de la reconstruction.

Corps solide final combinant le corps central et la lame

Comparaison du modèle final avec le fichier STL numérisé, montrant des déviations dans ±0,10 mm (vert)

• Avec la lame terminée, ils créèrent un motif circulaire pour générer les quatre lames.

Modèle circulaire appliqué pour générer quatre pales

• Finalement, ils ont ajouté des nervures internes et des découpes supplémentaires pour correspondre à la conception originale.

Côtes coupées dans le corps central du côté arrière de l'hélice

Coupures supplémentaires effectuées sur la face arrière

• Après seulement quelques heures de travail, l'équipe a finalisé le modèle de l'hélice en QUICKSURFACE.

Modèle CAO final de l'hélice créé dans QUICKSURFACE après quelques heures de travail — face arrière

Modèle CAO final de l'hélice créé dans QUICKSURFACE après quelques heures de travail — vue de face

Amélioration de la conception et préparation pour l'impression 3D

Avant l'impression, l'équipe a amélioré la conception. Ils ont renforcé la jonction entre les pales et le moyeu central en ajoutant des congés, épaissi les parois internes des nervures et lissé les bords d'attaque et de fuite des pales.

Image STL de la version finale améliorée de l'hélice

En raison de contraintes de temps, ils n'ont pas pu appliquer pleinement les principes de conception pour la fabrication additive. En conséquence, l'impression a nécessité des structures de support importantes.

Ils ont exporté le modèle final sous forme de Fichiers STEP et STL.

Impression 3D de l'hélice

RVF3D a imprimé l'hélice en utilisant leur amélioré Creality K1 Max 3D pimprimante et Filament ABS Premium MG94 noir.

Ils ont préparé le modèle en Orca Slicer, en utilisant des configurations haute vitesse développées par leur équipe.

Configuration du fichier d'hélice dans Orca Slicer

En raison de la géométrie de la lame, le processus d'impression a nécessité une grande quantité de matériau de support. L'impression a pris plus de 24 heures à compléter.

Hélice en cours d'impression 3D — le processus a duré plus de 24 heures

Hélice finale après impression 3D et retrait des supports

Malgré les supports épais, le résultat final a été impressionnant. Après avoir retiré les supports, l'hélice ne présentait que de légères marques.

L'équipe a livré la pièce au client dans quatre jours de réception de l'hélice endommagée.

Le client prévoyait soit de poncer et de peindre le composant, soit de l'installer directement après l'impression. Ils devaient également fabriquer une bague métallique pour le trou central.

Tests et approbation finale

Le client a testé la nouvelle hélice sur un tour à 1800 tr/min pour vérifier les performances mécaniques et l'équilibre.

Hélice en cours de test et vérification d'équilibrage sur un tour à 1800 tr/min

L'hélice a fonctionné sans faille.

Après des tests réussis, le client a approuvé la pièce pour son installation dans l'unité de refroidissement.

Conclusion

Ricardo conclut :

“Il était incroyable que nous puissions répondre aux exigences du client en matière de qualité, de précision et de délais en utilisant QUICKSURFACE Pro ” pour procéder à la rétro-ingénierie de cette pièce complexe. Un scanner de haute qualité nous a permis de créer un modèle 3D précis sur lequel nous appuyer. Grâce à QUICKSURFACE Pro et au soutien de Prumotech, nous avons considérablement amélioré la qualité de la conception de nos produits et accéléré notre cycle de développement. Nous sommes désormais prêts à nous attaquer à des projets plus ambitieux et plus complexes pour de nombreux secteurs d'activité. »

Des projets comme celui-ci démontrent comment les flux de travail modernes de Scan-vers-CAO peuvent aider les ingénieurs à récupérer des pièces critiques rapidement et avec précision. Avec QUICKSURFACE, les équipes peuvent transformer des données de numérisation 3D en modèles CAO précis et fabricables et redonner vie à des composants endommagés ou obsolètes.

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Remerciements spéciaux à RVF3D Ingénierie (Rio de Janeiro, Brésil) et Prumo Tech
pour avoir partagé ce projet et ce flux de travail de rétro-ingénierie.