事例: 英国王の車のための 3D Systems のスキャンおよび 3D プリントデジタルソリューション

Impossible Creations が King's Carriage に 3D Systems のデジタルソリューションを採用

3D Systems の設計および 3D 印刷ワークフローは、リバースエンジニアリングを活用して、失われた自動車の設計を正確に復元するソリューションを提供します。

多用途の設計および製造ソリューションは、特に困難なタスクに対して魅力的な利点を提供します。英国を拠点とし、クライアントの制限のない創作を支援することを専門とするスキャン、デザイン、モデリング会社、Impossible Creations に聞いてみてください。ブリタニア号を球体マスコットに復元する最近のプロジェクトでは、Impossible Creations が 3D Systems の革新的な 3D スキャンから CAD リバースエンジニアリングソリューションに 3D プリントを組み合わせ、デザインの正確な 3D レプリカを作成し、歴史に埋もれるのを防ぎました。

リバースエンジニアリングでブリタニアのマスコットを再構築

ブリタニアは、イギリスの擬人化であり象徴であり、ローマ人によって神格化され、女神ブリタニアを生み出しました。その後、彼女は近代イギリスの体現者であり象徴となった。彼女の現代的なイメージは、通常、鎧を着て、三叉槍を持ち、足元にライオンがいる姿で描かれる。 1920年頃、無名の彫刻家が球体の上に立つブリタニアのブロンズ像を彫りました。ある弟子が、イギリス国王ジョージ5世が乗っていた馬車のマスコットや幌飾りとして使うため、ニッケルでコーティングした小さな青銅の複製を製作した。
1926 年、ジョージの息子であるウェールズ王子エドワードは、RF 14 と呼ばれるユニークなロールスロイス自動車を正式に発注しました。 1936年にジョージ5世が亡くなると、エドワードが王位を継承し、エドワード8世として知られるようになりました。ブリタニアのマスコットは RF 14 に移動され、王の車としての地位を示しました。 1年も経たないうちにエドワードは王位を退位し、アメリカ人の離婚歴のあるウォリス・シンプソンと結婚し、残りの人生を海外で過ごした。

3Dスキャンにより、Impossible Creationsはオリジナルの彫像の正確なレプリカを作成することができます。

王の車の修復

ブリタニアのマスコットはその後、エドワード8世の後継者であるジョージ6世の車に乗り、その後はエリザベス2世（エリザベス皇太后）の車にも乗った。現在、同じマスコットがチャールズ皇太子の車に乗っています。一方、RF 14 は荒廃し、姿を消しました。 1990年代、オーバートンズ・オート・リペア社のテッド・オーバートン氏は、サフォークの農場で古い農業機械の山の中から偶然この車を見つけました。オーバートンさんはこの車を購入し、過去20年をかけて元の状態に戻す作業に取り組んできた。唯一欠けていたのはマスコットだけだったが、オーバートンはそれをかつての栄光に修復しようと決意した。

オーバートンは、オリジナルのマスコット彫刻がイギリスのボーリューにある国立自動車博物館の地下室の金庫からコピーされたものであることを発見した。美術館は彫刻のスキャンを許可することに同意したが、オーバートン氏がそれを検査したところ、その状態に満足できなかった。この時点では、オーバートン氏もマスコットの大きさについては知らなかった。彼は友人を通じて王室艦隊の整備士と連絡を取り、その整備士がその要請をチャールズ皇太子に伝えた。チャールズ皇太子は、マスコットは高さ200mmで、元の彫刻の半分の大きさだと答えた。

スキャンデータは、3Dプリントおよび鋳造プロセスの前にGeomagic Freeform®で修復され、完成されます。

マスコットを正しい場所に置く

オーバートンは、欠陥のあるオリジナルから完璧なコピーを作成できる請負業者を探しており、3D Systems の完全なデジタルワークフローに基づいたリバースエンジニアリングサービスを提供する英国を拠点とする Impossible Creations を選択しました。 Impossible Creations チームはまず、解像度 0.110 mm、精度 0.060 mm の Geomagic Capture™ 3D スキャナーを使用して彫刻をスキャンしました。「Geomagic Capture スキャナーは、彫刻の細部をキャプチャするために必要なレベルの詳細さと精度を提供しました」と、Impossible Creations のオーナーである Ian Carter 氏は述べています。チームはスキャナーを可能な限り最高の解像度で実行し、結果として得られた点群を Geomagic Wrap® スキャンデータ処理ソフトウェアにインポートして、700M STL メッシュ形式に変換しました。

次に、チームはメッシュを Geomagic Freeform® 仮想彫刻設計ソフトウェアにインポートしました。「3D ハプティックデザインシステムの彫刻ツールは、粘土をデジタル形式で形作るために手を使うようなものです」とカーター氏は言います。 Impossible Creations チームは、3D Systems の Touch™ フォースフィードバックデバイスを使用して、仮想環境で彫刻を行う物理的な感覚を生み出しました。さまざまなサイズのメスやスクレーパーなど、Freeform の幅広いツールとフォースフィードバックデバイスを使用して、チームは徐々に小さなツールを使用して詳細を強化し、仕上げにはピンの頭サイズのツールに移行しました。（Antarctic Bearは、多数の3Dプリントユーザーが3D Systemsのソフトウェア製品を使用していることを確認しました）

ブリタニア像はサンダルを履いていますが、カーター氏はその複雑なディテールに満足しなかったため、Impossible Creations チームは 3D Haptic Design System の彫刻ツールを使用して個々のつま先を区別しました。トライデントを握っている手は当初不自然な位置にあったため、触覚デバイスを使用してより自然な位置に移動させました。また、元のスキャンでは混ざり合っていた個々の指も分離しました。顔の細部を調整し、鼻のサイズを小さくし、目の周りに細部を追加しました。

「何かうまくいかなかったときは、Control キーを押しながら Z キーを押して操作を元に戻し、正しくなるまでやり直しました」とカーター氏は言います。チームは SOLIDWORKS CAD システムで取り付けハードウェアを設計し、STEP ファイルをエクスポートして 3D Haptic Design システムにインポートし、ブリタニアモデルから削除しました。その後、3D 触覚システムを使用して、モデルを元のサイズの半分に縮小しました。

射出成形部品とほとんど区別がつかない

次のステップは、金属鋳造のテンプレートとして使用されるプラスチックモデルを 3D プリントすることです。印刷プロセスでは、3D 触覚デザインシステムで作成された極めて細かいディテールを維持しながら、二次仕上げを必要としない極めて滑らかな表面を作成する必要がありました。モデルの細部は非常に細かいため、損傷を与えずに仕上げを行うことは非常に困難であるため、不必要な仕上げは避ける必要がありました。
Impossible Creations チームは、3D Systems の MJP マルチノズルインクジェット 3D 印刷技術を XHD モードで使用してマスターパネルを印刷することでこの課題に対処しました。この技術では、16 ミクロンのレイヤーを使用して、750 (x 軸) × 750 (y 軸) × 1600 (z 軸) のドット/インチ (dpi) で印刷します。「この機械は、モデルの見える側と取り付け側の両方に必要な詳細と表面仕上げを提供します」とカーター氏は言います。「最終製品は射出成形部品と区別がつきにくい。」

チームはモデルの周囲に室温加硫（RTV）シリコン型を流し込みました。彼らは、簡単に分解できるように型をいくつかの部分に切り分け、その型を使ってワックスの模型を作りました。ワックスパターンは、ブリタニアのマスコットのニッケルメッキ真鍮バージョンを製造するための鋳造プロセスで使用されました。

「最終結果は、よく見るとわかる追加の詳細やその他の改良点を除けば、オリジナルとまったく同じマスコットになりました」とカーター氏は結論付けた。「車両とマスコットはオーバートン氏の所有物であり、一般公開されています。このプロジェクトは、クライアントのプロジェクトを実現するために私たちが日常的に使用しているシームレスなデジタルワークフローの好例です。」

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