Reverse engineering e stampa 3D: tutto quello che c’è da sapere

Il reverse engineering, o ingegneria inversa, è una tecnica che consiste nell’analizzare un prodotto finito per capire come è stato progettato e costruito. Questa metodologia è molto interessante per studiare la struttura e composizione di un prodotto, al fine di replicarlo, migliorarlo o per trarne ispirazione per nuove creazioni. Esistono diverse tecniche di reverse engineering, applicabili anche ai software, noi ci concentreremo sull’ingegneria inversa meccanica.

Sempre più spesso il reverse engineering viene abbinato all’additive manufacturing. Questa combinazione rappresenta una potente sinergia che sta rivoluzionando numerosi settori, consentendo di riprodurre, migliorare e innovare componenti e prodotti in modi che erano impensabili fino a pochi anni fa. Con la continua evoluzione delle tecnologie di scansione 3D e produzione additiva, le applicazioni e i benefici del reverse engineering sono destinati a crescere ulteriormente, apportando miglioramenti significativi in efficienza, funzionalità e sostenibilità. In questo articolo esploreremo in che modo e per quali applicazioni il reverse engineering viene utilizzato in combinazione alla stampa 3D.

Come funziona il reverse engineering?

Il processo di reverse engineering inizia generalmente con la digitalizzazione di un oggetto fisico esistente. Questo viene fatto utilizzando tecnologie di scansione 3D come laser scanner, tomografia computerizzata (CT) o fotogrammetria. Questi strumenti catturano dati dettagliati sull’oggetto, creando una rappresentazione digitale accurata in forma di nuvola di punti.

Una volta acquisita la nuvola di punti, i dati vengono elaborati con software di modellazione 3D per creare un modello CAD (Computer-Aided Design). Questo modello può essere analizzato, modificato e ottimizzato. Una volta pronto il file, si passa alla produzione con il processo scelto. Nel caso della stampa 3D, il modello CAD viene inviato a una stampante 3D che produce così l’oggetto fisico.

Trattandosi di un metodo di ingegneria è molto importante saper sfruttare al meglio le potenzialità dei software quando si va a lavorare sui dati acquisiti e quindi sull’ottimizzazione e finalizzazione del modello finale. Esistono, non a caso, software specifici per il reverse engineering in grado di ricostruire in modo intelligente la parte mancante di un pezzo danneggiato, automodellare il design, analizzare la superfice del pezzo, le dimensioni e tanto altro. Tra i software più utilizzati per il reverse engineerigntroviamo: Geomagic Design X, Catia, Creo, Mesh2Surface, Artec Studio, Fusion 360 e altri.

Perché utilizzare il reverse engineering?

Come accennato, gi usi del reverse engineerign sono molteplici, in particolare i produttori ne traggono numerosi vantaggi. Vediamone i principali: 

• Sviluppo del prodotto: nello sviluppo di prodotto, pezzi o componenti vengono spesso rimodellati per creare parti complementari, personalizzazioni, piccole migliorie per arrivare al prodotto finale.
• Ottimizzazione del prodotto: il reverse engineering può essere utile quando si vogliono ottimizzare le prestazioni o i costi di produzione di un pezzo. In tal caso si procederà all’analisi del pezzo per renderlo più leggero, riproggettarne alcuni componenti, renderlo più resistente e duraturo e così via.
• Riproduzione del prodotto o di parti non più disponibili: quando non è possibile risalire alla documentazione originale o ai disegni 2D o 3D di un prodotto, il reverse engineering diventa l’unica soluzione per ricreare il modello digitale di un pezzo al fine di riprodurlo. Ciò è fondamentale, ad esempio, nel caso di necessità di pezzi di ricambio non più disponibili sul mercato.
• Innovazione: come anticipato, analizzare un prodotto nelle sue carattieristiche e nella sua composizione può essere utile a inventori e produttori come ispirazione, o per studio e ricerca al fine di introdurre innovazioni sempre più avanzate.
• Creazione di gemelli digitali: I gemelli digitali sono modelli digitali accurati di oggetti fisici che possono essere utilizzati per simulazioni, manutenzione predittiva e ottimizzazione dei processi. Il reverse engineering è fondamentale per poter creare questi gemelli digitali da oggetti esistenti.

  Il reverse engineering si avvale di software specifici per modellare e analizzare i file 3D delle parti digitalizzate. (Crediti: Autodesk)

Reverse engineering e stampa 3D

Sono numerosi i progetti in cui si combinano reverse enegineering e stampa 3D. La combinazione di queste due tecniche è infatti vantaggiosa per numerosi motivi. Tra i principali troviamo sicuramente la libertà di design offerta dalal stampa 3D che permette di riprodurre fedelmente geometrie complesse e insolite. Inoltre, spesso la stampa 3D diventa un’alleata quando si tratta di riprodurre pezzi di ricambio non più acquistabili. Ricreare queste parti con altre tecniche di produzione o riacquistare l’intero prodotto danneggiato o malfunzionante risulterebbe molto più costoso. Ciò è particolarmente visibile quando i pezzi che si vogliono riprodurre sono piccoli o contengono fini dettagli che riprodurre, ad esempio, con lo stampaggio a iniezione risulterebbe troppo dispendioso in termini di tempi e costi.

Inoltre, se consideriamo la necessità dei produttori di testare numerose iterazioni prima di arrivare al prodotto finito, capiamo perché la capacità di prototipazione rapida e di veloci iterazioni offerte dalla produzione additiva sia un enorme vantaggio.

In termini di tecnologie non c’è una vera e propria tecnologia preferita quando si tratta di unire additive manufacturing e reverse engineering. Possiamo però notare che generalmente le tecnologie più utilizzate in progetti di questo tipo sono SLA per componenti in polimero e LPBF per componenti in metallo, per la capacità di queste tecnologie di garantire dettagli più precisi e accurati. Detto questo, le tecnologie e i materiali utilizzati dipendono principalmente dall’applicazione finale.

Applicazioni

Proviamo quindi a menzionarne alcune delle applicazioni concrete in cui reverse engineering e stampa 3D vengono utilizzati insieme. Oltre alla produzione di ricambi per l’industria manifatturiera, uno dei settori che fa regolarmente uso di queste due tecniche è quello dell’automotive. Un esempio calzante è il restauro di veicoli storici. Ad esempio, la ricostruzione di parti di automobili d’epoca utilizzando reverse engineering e stampa 3D ha permesso di mantenere in vita veicoli storici senza danneggiarne l’integrità originale.

Se guardiamo all’aspetto di ottimizzazione delle performance, della composizione e del peso dei pezzi, anche il settore aerospace è uno di quelli che beneficiano di più delle tecnologie di reverse engineering e alla stampa 3D. Alcuni esempi di applicazioni sono la produzione di componenti di aerei da aggiungere, migliorare o riparare, o la creazione di nuove attrezzature.

Infine, troviamo non poche applicazioni di queste due tecnologie nei settori dell’Architettura e dell’Arte: progetti di conservazione del patrimonio culturale hanno beneficiato del reverse engineering e della stampa 3D per la ricostruzione di parti danneggiate di edifici storici e monumenti o per la loro riproduzione in altri siti. Questo approccio ha permesso di preservare l’integrità architettonica e storica dei luoghi, ma anche la riproduzione di opere di rilievo in luoghi diversi nel mondo, laddove il trasporto non fosse possibile, per permettere a più persone possibili di fruirne.

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