Идеи от 3D-модельеров

Как трехмерное сканирование помогает бизнесу, промышленности, науке и культуре

Компания «РВ» в сотрудничестве с бизнес-направлением «Аддитивные технологии» «Росатома» выпускает 3D-сканеры RangeVision с передовыми параметрами для оцифровки объектов любой сложности. Более 15 лет эти аппараты помогают клиентам по всему миру решать уникальные задачи. В нашем обзоре — 10 самых интересных кейсов в разных сферах, от промышленности до археологии.

В восстановлении техники

Орбитальный корабль «Буран»

Музей техники УГМК в Верхней Пышме (Свердловская область) приобрел для своей экспозиции последний из трех летных экземпляров «Бурана». Он изначально не был до конца собран, и специалистам требовалось полностью воссоздать копию корабля в цифровом формате, чтобы приступить к изготовлению всех недостающих деталей. Сложность — чертежи, на которых по-прежнему стоит печать «секретно», поэтому без реверс-инжиниринга не обошлось. Так, чтобы сделать макет двигателей, специалисты направились в «Сириус», где экспонируется другой «Буран» — близнец.А установка демонтированных крыльев потребовала оцифровки прилегающих поверхностей и консоли крыла. На базе полученных 3D-моделей создали недостающие элементы, чтобы восстановить облик легендарного корабля.

А также: 3D-сканеры применяют для реставрации и восстановления разных ретромоделей — самолетов, автомобилей, мотоциклов и прочей техники. С помощью 3D-моделей изготавливают недостающие компоненты, которые на заводах уже не выпускают.

В искусстве и архитектуре

«Троица» Андрея Рублева

Специалисты РВ помогали реставрационному совету Третьяковской галереи, который занимался мониторингом состояния иконы «Троица» Андрея Рублева XV века. После того как икону вывозили на богослужение в Троице-Сергиеву лавру, реставраторы решили применить 3D-сканирование, чтобы точно понять, как изменилось ее состояние. Три доски иконы оцифровывали с разницей примерно в полгода и смотрели динамику: как ведет себя рельеф поверхности, есть ли изменения в левкасе. Для реставраторов такая точность принципиальна, им важно понимать, что именно происходит с объектом, чтобы принять правильное решение о вмешательстве. В Третьяковской галерее высоко оценили возможности метода и взяли 3D-сканирование на вооружение как один из инструментов постоянного контроля музейных объектов.

Слон для «Баядерки»

3D-сканер RangeVision используется в мастерских Большого театра для изготовления реквизита. Для постановки балета «Баядерка» понадобился полутораметровый слон. Скульптор слепил маленького слоника из пластилина, его оцифровали и 3D-модель увеличили до нужного размера. По 3D-модели вырезали заготовку из пенопласта нужного размера на специальном станке и раскрасили. Теперь такой крупногабаритный реквизит не так страшно повредить во время гастролей — при необходимости можно быстро восстановить «поголовье» слонов.

История в деталях

К 150-летию Максима Горького в Нижнем Новгороде реставрировали особняк Бурмистровой — одно из красивейших исторических зданий города, построенное в 1882 году. За полтора века здание побывало общежитием, госпиталем и музеем, и многие декоративные детали интерьеров оказались утрачены. Сотрудники «РэнджВижн» отсканировали сохранившиеся фрагменты лепнины, резьбы и декора прямо на месте, а часть деталей привезли в офис, чтобы аккуратно снять геометрию, скрытую под слоями краски и лака. По полученным моделям в мастерской художника Дмитрия Жамкова вырезали на станке с ЧПУ точные копии утраченных элементов, в том числе восстановили резной узор входной дубовой двери.

А также: 3D-сканеры используют для оцифровки скульптур, сложных архитектурных форм, зданий и иных культурных объектов. Когда в 2019 году вспыхнул пожар в соборе Нотр-Дам-де-Пари, реставраторы неожиданно получили бесценный ресурс: еще в 2010–2015 годах историк Эндрю Таллон провел детальное лазерное сканирование собора. Эти данные легли в основу восстановительных работ.

В промышленности

Контроль более 500 размеров на одной детали

Предприятию на Урале, выпускающему радиаторы охлаждения для автомобильной и сельскохозяйственной техники, потребовалось обеспечить контроль изготовления детали теплообменника, через который проходит более 500 трубок. Размер и расположение каждого отверстия надо контролировать. Если бы эти измерения проводил оператор вручную, то быстро возникли бы сомнения в точности и качестве результатов. Контроль автоматизировали с помощью 3D-сканера. Специалисты разметили на эталонной 3D-модели каждое отверстие, указав размеры, допуски и прочие параметры. Сравнивая с ней результаты оцифровки изготовленных деталей, технолог видит «тепловую карту» отклонений. Зоны, укладывающиеся или выходящие за пределы нормативов, подсвечиваются разными цветами, тем самым позволяя получить информацию о соответствии требованиям каждого отверстия в автоматизированном режиме.

Создание бронеавтомобиля

Изготовление специальных автомобилей на базе серийных — популярное решение среди производителей транспорта для служб спасения и инкассаторов. Готовое шасси дешевле и надежнее, чем делать все с нуля. Но бронелисты плохо поддаются изгибу, поэтому броню кроят под каждый участок кузова отдельно. А у любого серийного фургона кузов далеко не идеально ровный. Выемки, ребра и точки крепления сложно точно «образмерить» традиционным инструментом или рулеткой. Специалисты с помощью 3D-сканера RangeVision оцифровали кузов Citroen Jumpy целиком и получили точную цифровую копию со всеми его особенностями. Бронелисты изготовили уже по этой модели, и при сборке они встали идеально, без какой-либо доработки.

А также: 3D-сканеры применяют для восстановления узлов импортных производственных линий, для которых нет сервисной документации или запасных частей. Стоимость простоя оборудования зачастую очень высока, и проблемный, но еще работающий узел требуется как можно быстрее оцифровать для обратного проектирования и изготовления нового.

В медицине

Индивидуальные протезы

Российская компания «Моторика», один из ведущих производителей бионических протезов в стране, внедрила 3D-сканирование прямо в процесс изготовления изделий. Раньше специалисты снимали гипсовые слепки с культи пациента, теперь процесс заменили сканированием, это занимает несколько минут, а точность выше, чем при ручных замерах. По полученным моделям изготавливают гильзы строго под форму тела конкретного человека, и протез с первого раза садится правильно. Особенно это важно для детей: ребенок растет, и протезы приходится менять регулярно, поэтому скорость и простота процесса здесь принципиальны.

А также: 3D-сканеры эффективны и в других направлениях ортопедии. Спину сканируют для изготовления корсетов при сколиозе, голову младенцев — для краниальных ортезов, которые корректируют форму черепа в первый год жизни, ступни — для индивидуальных стелек и обуви. Сканирование заменяет гипсовые слепки и долгие примерки, а цифровая модель хранится и позволяет при необходимости быстро изготовить новое изделие.

В археологии и палеонтологии

Черепа пермских ящеров

В СПбГУ к юбилею выпускника, геолога и палеонтолога Владимира Амалицкого, готовили выставку. Среди экспонатов были гипсовые слепки черепов трех ящеров пермского периода: скутозавра, иностранцевии и двинозавра. Черепа нашел сам Амалицкий в конце XIX века, копии выполнил в начале XX. После реставрации доцент кафедры зоологии позвоночных СПбГУ Дмитрий Григорьев отсканировал все три черепа с помощью RangeVision. Теперь ученые и студенты работают с точными цифровыми копиями: рассматривают в любом масштабе, сравнивают, печатают, не прикасаясь к оригиналам.

Раскопки под стройкой

В Самаре при строительстве многоэтажного дома в центре города обнаружили старое Всехсвятское кладбище, которое функционировало до 1926 года. Местные жители даже не подозревали о его существовании. Работы остановили, провели спасательные археологические раскопки на площади 576 м². Археологи заинтересовались захоронениями и оцифровали их для дальнейших исследований.

А также: для участия в научных конференциях и совместных исследованиях можно отправлять коллегам не редчайшие физические артефакты, а их трехмерные модели, где точно отражены неровности, трещины и прочие дефекты.

Больше о применении сканеров RangeVision