一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法

3d逆向工程解决方案在3D逆向工程解决方案中，最关键的环节是对已有的3D模型进行扫描和分析。

通常情况下，企业会使用3D扫描仪将产品进行数字化扫描，然后利用逆向设计软件对扫描得到的数据进行处理和分析，最终生成新的3D模型。

在这个过程中，需要使用多种技术手段，包括点云处理、曲面网格生成、实体建模等。

在实际的工程应用中，3D逆向工程解决方案可以应用于多个领域，例如汽车制造、航空航天、医疗器械、消费品制造等。

下面我们将从不同领域的实际案例出发，介绍3D逆向工程解决方案的具体应用。

首先，我们来看看汽车制造领域。

在汽车制造过程中，由于部件的设计和制造通常会涉及到多个供应商，有时会出现设计不合理或者制造过程中出现问题的情况。

这时，汽车制造企业就需要利用3D逆向工程解决方案对出现问题的部件进行分析和改进。

通过对部件进行数字化扫描和逆向设计，可以快速生成新的3D模型，并进行结构分析和优化设计，从而减少不合理的设计或制造问题，提高产品的质量和可靠性。

另外一个典型的应用领域是航空航天。

在航空航天领域，部件的设计和制造通常需要符合严格的标准和规范，同时要求产品的质量和可靠性都达到极高的水平。

对于一些老旧的飞机或者航天器，由于制造工艺的限制或者设计的不合理，往往需要对部件进行改进或优化。

通过3D逆向工程解决方案，航空航天企业可以快速对老旧部件进行数字化扫描和逆向设计，然后进行结构分析和优化设计，从而延长产品的使用寿命，提高产品的可靠性和性能。

除了汽车制造和航空航天领域，医疗器械领域也是3D逆向工程解决方案的重要应用领域之一。

在医疗器械制造过程中，产品的设计和制造通常需要满足医疗行业的严格要求，同时要求产品具有较高的可靠性和安全性。

通过3D逆向工程解决方案，医疗器械制造企业可以快速对产品进行数字化扫描和逆向设计，然后进行结构分析和优化设计，从而提高产品的质量和性能，满足医疗行业的严格要求。

最后，我们来看看消费品制造领域。

在消费品制造领域，产品的设计和制造通常需要满足消费者的需求和趋势。

逆向工程与3D打印技术的创新应用引言逆向工程和3D打印技术是两个独立发展的领域，但二者结合后产生了令人瞩目的创新应用。

逆向工程通过分析、测量和重建现有物体或产品的形状和结构，可以帮助人们理解其设计和工作原理。

3D打印技术则将这种重建变得更加容易，使得人们可以轻松地将数字模型转化为实体物体。

本文将探讨逆向工程与3D打印技术在设计、医疗、文化遗产保护和工业制造等领域的创新应用。

逆向工程与3D打印技术的基本原理和流程在讨论应用之前，让我们先了解一下逆向工程和3D打印技术的基本原理和流程。

逆向工程的基本原理和流程逆向工程的基本原理是通过将现有物体或产品进行分析和测量，以获取其形状、结构和工作原理的信息。

逆向工程的流程大致包括以下几个步骤：1.数据获取：使用传感器、扫描仪等工具对现有物体进行测量和扫描，获取其几何形状和表面信息的数据。

2.数据处理：将获取的数据进行处理和分析，包括数据清洗、点云处理、曲面重建等步骤，以生成数字化的物体模型。

3.设计和分析：根据数字化的物体模型进行设计和分析，研究其结构和工作原理，寻找改进和优化的可能性。

4.制造和测试：将设计好的模型制造成实体物体，并进行测试和验证，以确认其性能和可行性。

3D打印技术的基本原理和流程3D打印技术是一种将数字模型转化为实体物体的制造技术，其基本原理是通过逐层堆叠材料来构建物体。

3D打印技术的流程大致包括以下几个步骤：1.建模：使用计算机辅助设计（CAD）软件或扫描仪等工具创建或获取数字化的物体模型。

2.切片：将数字化的物体模型分割成一层层的薄片，即切片。

每个切片对应于3D打印机在构建物体时所需的一层。

3.打印：将切片传输到3D打印机，并由打印机按照顺序逐层堆叠材料，逐渐构建出完整的物体。

4.后处理：对打印出的物体进行后处理，如去除支撑结构、研磨和涂饰等，以提高物体的质量和表面光滑度。

逆向工程与3D打印技术在设计领域的创新应用逆向工程和3D打印技术结合后，在设计领域展现出了许多创新应用的潜力。

基于3D打印的逆向工程技术研究与应用近年来，随着3D打印技术的不断发展和涵盖范围的不断扩大，逆向工程技术也正在迎来一次重大的变革。

传统的逆向工程技术需要借助昂贵的设备和专业的技术手段来实现，而3D打印技术则为逆向工程技术提供了一种更加便捷、灵活的实现方法。

基于3D打印的逆向工程技术，已经在诸多领域得到了广泛的应用。

逆向工程技术是指通过将物品进行分解、分析、检测等手段，再根据其结构、形状、特征等信息进行重建和加工的一种技术。

传统的逆向工程技术需要依赖一些昂贵的设备，例如扫描仪、计算机辅助设计软件等，同时也需要高度专业的设计和操作技术。

然而，基于3D打印的逆向工程技术则可以通过使用3D打印机来对物品进行直接打印实现。

基于3D打印的逆向工程技术在工业制造、文化艺术、医疗保健等领域得到了广泛的应用。

比如，在工业制造中，逆向工程技术可以通过对现有产品进行逆向设计，然后通过3D打印机进行快速生产加工，以实现产品的快速迭代和生产；在文化艺术中，基于3D打印的逆向工程技术可以通过对文物、艺术品等进行逆向设计，然后进行打印加工，以实现文物、艺术品的复制和传承；在医疗保健中，逆向工程技术可以通过对人体部位进行3D扫描，然后进行逆向设计，最后通过3D打印机进行快速制造，以实现人体义肢、人体器官等的生产和补充。

基于3D打印的逆向工程技术的发展，受到了传统逆向工程技术的许多挑战。

首先，这种技术需要高度精确的三维扫描和给定精度的物理测量。

其次，3D打印的材料和制造过程对逆向工程技术的实现提出了更高的要求。

同样，要克服这些挑战需要广泛的跨学科研究，包括材料科学、计算机科学、机械工程等领域。

基于3D打印的逆向工程技术的发展，也面临许多机遇和未来发展方向。

一方面，随着3D打印技术和标准的不断提升，基于3D打印的逆向工程技术将不断完善和发展。

同时，随着应用范围的不断扩大，基于3D打印的逆向工程技术也将逐渐成为一个重要的工具和研究领域。

专利名称：一种基于逆向工程技术的3D打印精度检测方法专利类型：发明专利
发明人：刘晓晶,陈晓桐,赵宇桐
申请号：CN201710794471.8
申请日：20170906
公开号：CN107672180A
公开日：
20180209
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于逆向工程技术的3D打印精度检测方法，首先利用三维软件建立零件的CAD模型，并转换成3D打印机可以识别的STL格式文件，接着使用光学扫描仪将打印出来的零件进行扫描，以获得零件的点云数据，最后在逆向软件中对点云数据进行处理，利用逆向检测软件软件对点云数据和零件的原有CAD模型进行误差分析，从而测得3D打印的精度，本发明的特征在于通过逆向的思想来完成打印精度的测量，可以推广到金属打印中去，对打印的金属零件进行精度检测，为以后研究金属打印在工业上的应用有重要意义，而且对于一些对零部件精度要求较高的产业，如航空航天有重要意义，在工业领域有良好的市场应用前景。

申请人：哈尔滨理工大学
地址：150000 黑龙江省哈尔滨市林园路4号哈尔滨理工大学南区材料科学与工程学院5号楼405国籍：CN
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逆向工程流程完成实体模型，3D打印蜡膜，翻砂铸造逆向工程流程 Create Features 创建特征 Scan and Create a Mesh扫描和创建网格Add Details添加细节Automatic Feature Recognition 自动特征识别 Finish and save or LiveTransfer to CAD 完成保存或参数转换到CADCreate Sketches 创建草绘图著名脱口秀主持人Jay Leo用3D SYSTEMS的逆向设计和3D打印技术修复通用EcoJet跑车这辆车名为EcoJet，它采用美国霍尼韦尔Honewell LY101喷气发动机，该引擎是为飞机所设计的。

车身都是碳纤维制成的，基本上是Jay Leno及他的员工在工作室里手工制作的。

那边的那辆车是一款1922年产的Gra-veer，现在已经非常罕见了，连合适的零件都找不到了。

这两辆车有什么共同之处呢？这些车子的很多部件都是用3D打印机打印成的。

三维扫描-逆向设计-3D打印•他们先用一款激光扫描仪结合软件扫描物体。

如果有了新设计，就回到桌子上用电脑进行修改。

他们创建一个零部件，并将其完善。

他们需要让车里进入更多空气，这就像为了给引擎提供更多动力，需要开些小窗。

他们使用激光扫描仪，对开口内部进行扫描，因这个部件非常复杂，它看起来只是个简单漂亮的小东西，但实际上他们真的需要3DSYSTEMS帮他们将文件组合起来，并给他们制作一个新零件。

参数化逆向工程软件(原 Rapidform XOR) 参数化设计的逆向工程软件•参数化基于历史的逆向设计，创建原始模型:–SolidWorks, NX, Inventor, Creo and Pro/E–即使扫描不完整也可以进行正向建模•强大的点云和三角面片处理•快速而自动化设计智能向导从扫描数据创建CAD特征混合实体和曲面建模涵盖不同零件类型Accuracy Analyzer™ 确保模型精度Design X的优势一：直接处理扫描数据Using Massive Numbers ofPoint Clouds or Meshes• Cleaning & Editing• Auto SurfacingFEM AnalysisDesign X的优势二：扫描数据不必完整•好处：大大节省扫描时间•原因：正逆向混合设计Design X的优势三：类似于您的CAD软件简单易用，因为和您的CAD软件很类似Design X 在软件界面、命令设置、建模流程上与基于历史记录的CAD软件非常相似Design X的优势四：各种快速建模工具——再设计工具可以快速从扫描数据创建精确的特征信息——各种向导工具减少工作时间——快速建模功能ExtrusionWizard Sweep WizardRevolutionWizardPipe WizardDesign X的优势五：兼备两种建模流程对于自由曲面，直接基于三角面片数据拟合NURBS曲面Design X的优势六：智能输出几何尺寸在逆向建模过程中，可以输出包括几何尺寸的参数Design X的优势七：参数转换到CAD软件逆向软件CAD软件逆向工程CAD传统的逆向工程流程使用Design X之后新的逆向工程流程Design X前期准备电子电器行业航空及叶片叶轮行业为什么选择3D SYSTEMS? •3D打印机针对每一种需求较低价格较高性能3D Systems光固化成型(SLA®) 3D打印机3D打印的黄金标准让您的生产方式转型SLA带来最好的表面质量0.25 mm 无与伦比的精确度和精密度•圆就是圆 •六边形是六边形 •六边形之间的间隙 •0.175 mm•0.007 英寸0.125 mm 薄壁孔洞和细节最低单位成本–高生产力28个汽车门电子罩在一台ProX 800上打印共花费32小时20分钟⌦每个电子罩1小时10分钟⌦每个电子罩成本100元人民币3D Systems软硬件结合使模具总成本降低16%，随形冷却技术迎来黄金发展期美国Bastech公司在注塑制模过程中采用3DSystems公司端到端的解决方案进行随形冷却，缩短了注塑时间，同时使模温保持恒定；设计及生产时间的缩短产生了较大的效益。

随着社会的不断发展，现如今正在处在第三次工业革命的阶段，逆向工程技术便是第三次工业革命的产物。

本文针对灰太狼塑料玩具进行逆向设计，论述了逆向工程技术关键技术、玩具设计原则、Geomagic studio逆向设计软件等。

详细阐述了灰太狼塑料玩具逆向设计过程，并运用快速打印技术完成了产品的成型。

实践证明，运用逆向工程和快速打印技术，缩短了产品设计时间。

【关键词】：逆向工程；塑料玩具；快速打印；Geomagic studio引言 (3)一、逆向工程的基本概念 (4)（一）逆向工程技术的定义 (4)（二）逆向工程的应用领域 (5)（三）逆向工程的关键技术 (6)（四）小结 (8)二、玩具设计的定位 (8)（一）玩具的发展历程以及发展趋势 (8)（二）玩具类型以及消费定位可行性分析 (9)（三）小结 (10)三、逆向软件的介绍（Geomagic、UG） (10)（一）Geomagic工作界面 (10)（二）Geomagic模块简介 (11)（三）Geomagic基本操作 (11)（四）Geomagic的处理流程 (12)（五）小结 (13)四、玩具逆向设计造型具体制作 (13)（一）点云数据的采集 (13)（二）点云数据的编辑 (15)（三）玩具模型再现 (16)（四）灰太狼曲面修改 (17)（五）曲面成型 (19)（六）成型后曲面分析 (20)（七）小结 (20)五、逆向成型UG效果渲染呈现 (20)六、灰太狼的快速打印与内部雕刻成型 (22)（一）3D打印技术 (22)（二）灰太狼的快速成型 (22)（三）激光内部雕刻 (23)总结..................................................... 错误!未定义书签。

参考文献................................................. 错误!未定义书签。

谢辞..................................................... 错误!未定义书签。

基于Geomagic逆向建模的3D打印技术研究摘要：逆向工程和3D打印技术在产品设计中的应用，采用三维扫描仪获取实物原型的三维数据，利用Geomagic软件完成模型重构，最后在3D打印机上实现对零件的快速成型，指出逆向工程技术与3D打印技术相结合为新产品的设计与创新提供了广阔的平台，缩短产品开发周期，降低试制成本，极大地提高企业竞争力。

关键词：Geomagic；逆向工程；三维扫描；数据处理；3D打印1现代逆向设计方法1.1 Geomagic Studio软件介绍在逆向工程技术领域，Geomagic Studio运用较广泛，是常用的点云处理及三维曲面构建功能最强大的逆向工程软件之一，由美国Raindrop（雨滴）公司出品，利用它可将扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为NURBS曲面，该软件包括Qualify、Capture、Wrap、Shape、Fashion五个通用模块。

1.2逆向工程流程与正向工程流程①逆向工程定义，逆向工程或逆向设计也称反求工程或反求设计。

它是将实物转变为CAD模型的相关的数字化技术，几何模型重建技术和产品制造技术的总称，是将已有产品或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造的过程，其主要包括模型数据化、数据处理、CAD三维模型重构、创新优化设计、实物制造几个阶段。

②正向设计与逆向设计对比。

产品正向设计是设计人员首先根据功能、性能以及大致的技术参数要求构思产品的外形等，再利用CAD建立产品的三维数字化模型，最终将模型转入制造流程，完成产品的整个设计制造周期，是一个“从无到有“的过程。

2基于逆向工程的3D打印快速制造工艺流程3D打印快速成型的加工原理是依据计算机设计或由逆向工程获得的三维模型，通过软件切片处理，逐层加工，层层叠加而成，它可以快速精确地复制原型或直接制造零件，是一种高效低成本的数字化生产模式p1。

RE在RP技术中的应用主要是借助于CAD系统将三维CAD模型转化为STL文件，通过反求得到的矢量化层轮廓信息直接驱动RP设备逐层叠加而成三维实体原型，利用RE技术重构产品的实体模型。

基于逆向工程和3D打印的样品模型快速制备玩具公司设计玩具的原始模型常常是自然界存在的造型复杂的物体,具有非标准曲面的工艺品玩具大多不具有CAD模型,利用逆向工程和3D打印技术可以实现样品模型的快速制备,发现不足,从而反复修改模型,缩短玩具产品开发周期,降低开发成本。

本文的主要研究内容包括如下四部分:(1)根据样品模型的测量要求,确定点云数据采集的测量设备选型;通过三维激光扫描仪的操作,实现样品模型点云数据的快速采集,并分析测量过程中测量误差的来源。

(2)利用逆向工程软件Geomagic Studio,利用数据处理技术,通过点云处理、多边形处理和曲面处理过程,明确软件操作流程,实现样品模型扫描点云的数据处理,从而得到完好的样品的数字化模型。

(3)分析数字化模型的曲面精度,分析逆向工程过程中的误差来源,并结合误差理论与数据处理技术,建立样品模型的曲面精度评价指标,实现了样品模型的曲面精度评价。

(4)利用正交实验法实现3D打印参数的优化。

分析了熔融沉积3D打印技术的基本原理和工艺过程,研究了工艺前处理、原型制作和后处理过程对成型精度的影响;再通过搭建正交实验平台,利用正交实验研究了分层高度、打印速度和喷头温度对成型精度的影响,建立了正交实验表,利用极差分析法得到了分层高度、进给速度和喷头温度影响精度的主次顺序和最优打印参数。

逆向工程在3d打印技术中的应用实践逆向工程在3D打印技术中的应用实践引言：随着科技的不断发展，3D打印技术逐渐成为一种重要的制造方式。

而逆向工程作为一种技术手段，对于提高3D打印技术的效率和精度具有重要的作用。

本文将探讨逆向工程在3D打印技术中的应用实践。

一、逆向工程的基本概念和原理逆向工程是通过对一个已经存在的物体进行测量、分析和处理，以获取其设计意图、结构特征等信息的过程。

逆向工程的基本原理是通过扫描、建模和加工等步骤，将物体的外形、尺寸和材料等特征转化为数字化数据，以便进行3D打印。

二、逆向工程在3D打印技术中的应用1. 快速原型制作：逆向工程可以将实物对象快速扫描获得其三维模型，然后通过3D打印技术，快速制作出原型。

这样可以大大缩短产品设计和开发的周期，提高产品的研发效率。

2. 零部件复原：对于一些老旧设备或者已经停产的零部件，往往很难找到原厂生产的零部件，这时候逆向工程就可以发挥作用。

通过对现有的零部件进行扫描和建模，可以准确地复原出原始零部件的三维模型，然后使用3D打印技术进行制造，实现零部件的替换和维修。

3. 产品改进和优化：逆向工程可以对已有产品进行扫描和建模，然后根据实际需求进行修改和优化。

通过3D打印技术制造出改进后的产品原型，可以进行实际测试和验证，从而快速优化产品设计，提高产品性能。

4. 艺术品复制和保护：逆向工程可以对珍贵的艺术品进行扫描和建模，从而实现艺术品的复制和保护。

通过3D打印技术制造出复制品，可以减少对原作品的使用和风险，同时保护原作品的完整性。

5. 医学应用：逆向工程可以将患者的身体部位进行扫描和建模，然后根据实际需求进行个性化设计和制造。

通过3D打印技术制造出个性化的医疗器械或者假体，可以提高手术的精确度和患者的治疗效果。

三、逆向工程在3D打印技术中的挑战和前景1. 数据获取和处理：逆向工程需要对物体进行扫描和建模，这对于大型物体或者复杂结构来说，需要消耗大量的时间和精力。

基于逆向工程及3D打印技术的产品设计
刘乐
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2022()19
【摘要】逆向工程作为一种快速且行之有效的设计方法,正越来越广泛地应用于工业产品的设计和研发过程中,与此同时,3D打印技术又可以很好地验证逆向设计的
模型。

本文以千斤顶为研究对象,通过对实物原型进行测量,改进结构,应用SolidWorks软件进行产品各组成部分的三维建模、装配和运动仿真等,并利用3D
打印机进行打印,得到产品。

【总页数】4页(P31-34)
【作者】刘乐
【作者单位】内蒙古工业大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH12
【相关文献】
1.基于逆向工程与快速成型技术的产品设计
2.基于逆向工程及数控技术的曲面产品设计制造
3.基于逆向工程技术的改良性产品设计
4.基于逆向工程技术的产品设计
5.基于3D打印技术在玩具产品设计中的开发运用——评《3D打印技术与产品设计》
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3d打印逆向工程操作步骤、流程及作用讲解逆向工程又称为逆向技术，主要是针对于正向工程而言。

正向工程是从产品设计到产品生产，是一种从无到有的设计过程，而逆向工程则是对一种产品设计技术再现的过程，既通过一定的技术和手段对产品进行逆向分析和探究，通过数字化设备和技术以及CAD等制图软件构造曲面或者实体，形成一个三维模型，进而演绎并且得出该产品的生产流程、功能特点、结构特征以及技术规格等设计要素，最终制作出功能相近，但又和原产品不同的一种从有到新的设计过程。

逆向工程制作流程：为样品3D测绘三维扫描数据采集重构模型曲面完成三维模型快速成型产品模具开发、生产。

对于现有样品进行扫描采集是逆向工程中最为重要的环节，它决定了后续模型曲面或实体的重建能否方便、准确地进行。

对噪声点和异常点的处理，将决定产品后期建模的完善程度。

在此环节中需通过扫描仪对贴在样品上表面的点进行扫描，进而通过软件形成图像集合，再通过软件对扫描的数据进行分析整合，从而完成数据的采集。

但是在此过程中需要专业的技术人员进行操作，而且现有的扫描仪对大型的样品如汽车、摩托车等的外形覆盖件进行数据扫描时，由于对产品的特征和约束的识别度有限，从而影响对产品曲面的重构。

并且对于大型的产品而言，从设计草图到油泥模型再到逆向工程，较长的设计周期会影响产品的生产效率，在整个过程中需要大量的专业人士的参与延长了设计周期，而3D打印技术的出现将会缩短逆向工程的周期，减少流程环节，促进设计与生产的结合。

3D打印技术与产品逆向工程的应用，是指在产品的反向演绎和制造的过程中，采用3D打印技术以实现产品的快速成型、产品分析与检测、产品重构与制造等一体化过程。

3D打印技术的应用不仅会缩短产品研发周期，而且有利于产品的分析与生产。

3D打印技术与逆向工程的集成流程：样品扫描数据重构网格曲面模型检测、数据分析模型3D打印打印产品分析产品开模投产，产品出现问题再回到数据扫描，这样的一种循环过程。