Thiết kế ngược là quy trình thiết kế lại một vật mẫu hoặc một mô hình có sẵn thông qua quá trình số hóa bề mặt vật mẫu bằng các thiết bị đo tọa độ. Từ đó tiến hành thiết kế một mô hình mới dựa trên các dữ liệu số hóa bằng phần mềm thiết kế ngược.

Quy trình thiết kế ngược bao gồm các công đoạn sau: Sản phẩm thực → Scan 3D (Số hóa) → Xử lý dữ liệu số hóa → Tối ưu từ bản vẽ thiết kế → Chế tạo thử, mô phỏng mô hình thiết kế → Kiểm tra → Sản xuất hàng loạt.

Phương pháp này sẽ phát huy ưu điểm đối với đa dạng các mẫu thiết kế có dạng bề mặt với quy luật tạo hình nhưng không xác định được thông số. Chẳng hạn như các mẫu: cánh tuabin, bề mặt khí động học, thủy động học,… với bề mặt xoắn nên được ứng dụng vô cùng rộng rãi.

Ứng dụng của phương pháp thiết kế ngược trong thực tế:

• Concept Design: Giúp khách hàng định hình được sản phẩm tạo ra, với xuất phát từ ý tưởng sơ khai ban đầu, các kỹ sư chuyên nghiệp sẽ vẽ nên những concept mới cho mẫu thiết kế. Sau đó các phòng ban có thể họp và chọn ra bản vẽ phù hợp dựa trên những tiêu chí đề ra ban đầu.
• Detailed Design: Ngoài việc phát triển concept, dựa vào dữ liệu scan 3D, các bộ phận chi tiết cũng sẽ được xây dựng thành mô hình 3D trong máy tính. Đầu tiên các kỹ sư sẽ thiết kế tổng quát, sau đó nghiên cứu phương án cho từng bộ phận, sau cùng là lắp ghép và mô phỏng.
• Tạo mẫu: Thiết kế ngược cho phép sao chép, cải tiến sản phẩm có sẵn một cách nhanh chóng mà không cần đến bản thiết kế gốc. Từ quá trình số hóa sau đó xây dựng một mô hình thiết kế mới chỉ cần nhờ các phần mềm chuyên dụng. Dựa trên những thông số cho trước có thể nhanh chóng tạo mẫu cho sản phẩm, rút ngắn quá trình thiết kế sản phẩm.

Quy trình thiết kế ngược có 7 giai đoạn. Trong đó, hai giai đoạn quan trọng nhất là scan 3D – quét mẫu 3D và thiết kế ngược:

• Scan 3D – quét mẫu 3D: Đầu tiên máy sẽ lấy dữ liệu hình dáng vật lí của mẫu với 2 phương pháp phổ biến là đo tọa độ điểm tiếp xúc (nhờ máy CMM, cánh tay máy,…) và đo không tiếp xúc (nhờ máy scan laser,…). Dữ liệu scan 3D thu được sẽ được lưu lại và mang tính chất tham chiếu cho các công đoạn sau.
• Thiết kế ngược (Reverse Design): Để xây dựng lại mô hình 3D một cách chính xác từ file scan 3D, người ta sẽ dùng đến các phần mềm chuyên nghiệp như Geomagic, Rapid Form, Catia, Solidworks,…

Giai đoạn này còn được gọi là chuyển đổi dữ liệu Scan thành dữ liệu CAD. Công đoạn thiết kế ngược đòi hỏi nhiều kỹ thuật như cần phải tạo các khối (solid) hoặc bề mặt phức tạp (surface) tương ứng với dữ liệu với dung sai từ 0.05 – 0.3mm.

Bên cạnh phần mềm chuyên dụng Rapidform XOR thì hiện nay trên thị trường còn có các phần mềm CAD thông dụng như: Solidworks, ProE, Catia và NX đều có module thiết kế ngược được tích hợp sẵn.

Sau khi đã có số liệu và tạo mẫu thì các kỹ sư có thể thực hiện điều chỉnh đối với mô hình CAD. Đây chính là bước mà kỹ sư có thể cải thiện các chức năng theo yêu cầu trước khi đưa vào sản xuất.

Giảng viên Phạm Châu Phú
Bộ môn Điện – Cơ khí
FPT Mạng cá cược bóng đá Cần Thơ