Что делать, когда импорт невозможен? На дефицит комплектующих российские инженеры отвечают реверс-инжинирингом. В нашем случае причиной разработки отечественного ЕС-двигателя стало ограничение поставок данной продукции из недружественных стран и реализация мероприятий по импортозамещению.
ЕС-двигатель представляет собой бесколлекторный синхронный электродвигатель с электронным управлением. Такие двигатели энергоэффективные и не перегреваются при длительной работе, поэтому широко используются в вентиляторах дата-центров.
Основные поставщики в Россию – зарубежные компании Ziehl-Abegg (Германия), EBM-papst (Германия), Delta (Китай). Нарушения поставок подобных комплектующих опасны для инфраструктуры хранения и обработки данных. Поэтому важно производить отечественные аналоги.
Реверс-инжиниринг отечественного ЕС-двигателя
Перед нашими инженерами стояла задача разработать конструкторскую документацию на основе физического образца ЕС-вентилятора. Проектирование велось с учетом максимальной локализации производства на российских предприятиях.
Обратное проектирование проходило в 7 этапов:
1. Подготовка технического задания совместно с заказчиком.
2. Разработка электрических плат (плат питания и управления, платы подключения) на основе доступной компонентой базы.
3. Изготовление и проведение испытаний макета управляющей платы для проверки принятых решений. А по результатам проведения испытаний – отладка макета управляющей платы.
4. Разработка компактного решения электрических плат.
5. Разработка корпуса статора и ротора электродвигателя, компоновка электрических компонентов внутри статора, тепловой расчет, расчет электродвигателя, оптимизация конструкции электродвигателя.
6. Технологическая проработка производства опытного образца ЕС-двигателя.
7. Разработка конструкторской документации.
Процесс реверс-инжиниринга на примере детали корпуса
Покажем, как инженеры работали с одной из деталей корпуса электродвигателя.
3D-сканирование оригинального корпуса
Чтобы снять геометрические параметры корпуса двигателя, инженеры использовали ручной лазерный 3D-сканер Scanform L5, который позволяет выполнять сканирование под любым углом. Точность данного сканера до 40 мкм, 3D-разрешение – от 0,15 до 4 мм, скорость захвата геометрии –– до 210000 точек в секунду.
3D-сканирования включало:
- Подготовку детали: очистку корпуса, нанесение меток.
- Сканирование корпуса двигателя со всех сторон.
- Импорт данных сканирования в программу Geomagic Design X.
Построение CAD-модели
После импорта облака точек Geomagic Design X инженеры выполнили:
- Обработку скана – удаление шумов, выравнивание, соединение сканов с разных ракурсов.
- Генерацию трехмерной полигональной модели (mesh): превращение облака точек в поверхность (STL- или OBJ-формат).
- Параметризацию: создание точной CAD-модели детали в ПО Компас 3D, пригодной для инженерного анализа и внесения изменений.
- Оптимизацию под доступные материалы, корректировку технологических допусков, монтажных отверстий и т.п.
Применение Geomagic Design X позволяет автоматически выравнивать поверхности, работать с кривыми, объединять сканы.
Анализ и оптимизация корпуса
Затем наши инженеры провели тепловой анализ и прочностные расчеты. Также они выполнили технологическую проработку – определили оптимальный способ дальнейшего производства.
Прототипирование, производство корпуса с помощью 3D-печати
Опытный образец изготовили с помощью 3D-печати. Иными словами, выполнили послойное наплавлением материала по полученной цифровой 3D-модели.
Преимущества такого метода:
- быстрота изготовления опытного образца;
- возможность внесения правок без дополнительных издержек на оснастку;
- минимальные производственные отходы.
Опытный образец позволил проверить форму, посадочные размеры и удобство сборки еще до изготовления пресс-формы для литья.
Рабочий процесс по 3D-печати корпуса ЕC-двигателя включал:
- Масштабирование прототипа для экономии материалов.
- Экспорт CAD-модели в формат для 3D-принтера.
- Настройку печати, включая выбор материала, определение требуемых слоев, поддержек и запаса прочности.
- Печать прототипа, контроль качества слоев и соответствия размерам.
- Постобработку распечатанного прототипа: финишную обработку поверхностей, шлифовку.
После этого инженеры проанализировали прототип: сравнили с оригинальной деталью, проверили в составе сборки, оценили механические свойства. На основе анализа они внесли корректировки в 3D-модель и конструкторскую документацию.
Заключение
На примере данного проекта видно, как реверс-инжиниринг и аддитивные технологии ускоряют процесс импортозамещения сложных комплектующих. Применение 3D-сканирование обеспечило высокую точность воспроизведения геометрии корпуса ЕС-двигателя, а 3D-печать упростила и ускорила прототипирование.
Заявки на обратное проектирование, конструкторские и технологические работы размещайте на сайте
Обучим реверс-инжинирингу в машиностроении на нашем курсе
Для консультаций по услугам звоните ☎ +7 (495) 127-72-03
С уважением, команда «Комплекс КАД»