多功能設(shè)計(jì)和制造解決方案為獨(dú)特的挑戰(zhàn)提供了引人注目的優(yōu)勢(shì)。Impossible Creations是一家來(lái)自英國(guó)的定制掃描、設(shè)計(jì)和建模公司，專門幫助客戶完成無(wú)限制得創(chuàng)作任務(wù)。在他們最近接到的一個(gè)項(xiàng)目中，為了修復(fù)象征英國(guó)國(guó)王座駕的大英帝國(guó)吉祥物，Impossible Creations使用了一種創(chuàng)新的從3D掃描至CAD打印并由3D?Systems解決方案支持的工作流程，以創(chuàng)建精確3D副本設(shè)計(jì)。

聯(lián)合王國(guó)的象征

不列顛尼亞是英國(guó)的女性化身，她經(jīng)常被描繪成手拿三叉戟矛腳踩獅子的形象。大約在1920年，一位不知名的雕塑家雕刻了一尊站在地球上的不列顛尼亞銅像。而他的一名學(xué)徒制作了一個(gè)較小的青銅復(fù)制品，表面鍍鎳，用作喬治五世國(guó)王乘坐的車輛上的吉祥物或引擎蓋裝飾品。

1926年，喬治的兒子，威爾士親王愛(ài)德華定制了一輛獨(dú)一無(wú)二的勞斯萊斯，名為RF 14。1936年喬治五世去世后，愛(ài)德華繼承了王位，成為愛(ài)德華八世。不列顛尼亞吉祥物被轉(zhuǎn)移到RF 14上，以表示它現(xiàn)在是國(guó)王的座駕。然而不到一年，愛(ài)德華就放棄了王位，與離過(guò)婚的美國(guó)人沃利斯·辛普森結(jié)婚，并在國(guó)外度過(guò)了余生。

3D掃描讓Impossible Creations團(tuán)隊(duì)能夠創(chuàng)造出一個(gè)與原始雕像一模一樣的復(fù)制品。

修復(fù)國(guó)王的座駕

吉祥物不列顛尼亞在那之后登上了喬治六世（愛(ài)德華八世的繼任者）的座駕，后來(lái)又被轉(zhuǎn)移到伊麗莎白女王（王太后）的車輛上。而現(xiàn)在不列顛尼亞這一吉祥物則出現(xiàn)在威爾士親王查爾斯的汽車上。在此期間，RF 14因無(wú)法維修而被遺棄并消失。20世紀(jì)90年代，奧弗頓汽車檢修公司的特德·奧弗頓在薩福克農(nóng)場(chǎng)的一堆舊農(nóng)業(yè)機(jī)械中偶然發(fā)現(xiàn)了這輛車。奧弗頓購(gòu)買了這輛車，并花了20年時(shí)間精心修復(fù)它的原貌。而令他心痛的是這部車的一個(gè)重要部分不見(jiàn)了——吉祥物——不列顛尼亞。奧弗頓決心創(chuàng)造出一個(gè)一摸一樣的復(fù)制品以恢復(fù)它的榮譽(yù)地位。

奧弗頓發(fā)現(xiàn)不列顛尼亞銅像的原始雕塑被收藏在英國(guó)比留國(guó)家汽車博物館的地下室里。博物館同意讓他掃描雕塑，但當(dāng)奧弗頓檢查它時(shí)，他對(duì)它的狀況不是非常滿意。同時(shí)，奧弗頓也不知道吉祥物的大小。通過(guò)一個(gè)朋友，他與皇家車隊(duì)的一名機(jī)械師取得了聯(lián)系，后者將這一請(qǐng)求轉(zhuǎn)達(dá)給了查爾斯王子。查爾斯王子發(fā)回消息說(shuō)，吉祥物有200毫米高，只有原來(lái)雕塑的一半大。

使用Geomagic FreeForm，掃描數(shù)據(jù)將在進(jìn)入3D打印和鑄造工作流程之前進(jìn)行數(shù)字化完善。

將吉祥物放在正確的位置

為了尋找一個(gè)可以從有缺陷的原件創(chuàng)建完美副本的承包商，奧弗頓選定了Impossible Creations，該公司是一家位于英國(guó)布倫特伍德，提供基于3D Systems完整數(shù)字工作流程的逆向工程服務(wù)的公司。Impossible Creations的團(tuán)隊(duì)首先使用Geomagic Capture 3D掃描儀對(duì)雕塑進(jìn)行了全面掃描，該掃描儀的分辨率為0.110毫米，精度為0.06毫米。“Geomagic Capture掃描儀提供了捕捉雕塑細(xì)節(jié)所需的極致細(xì)節(jié)和精度，”Impossible Creations的所有者Ian 卡特說(shuō)到。該團(tuán)隊(duì)以超高分辨率掃描儀掃描樣本雕塑，并將結(jié)果點(diǎn)云導(dǎo)入Geomagic?Wrap軟件，在那里他們將點(diǎn)云轉(zhuǎn)換成700兆字節(jié)的STL網(wǎng)格。

之后，團(tuán)隊(duì)將網(wǎng)格導(dǎo)入到Geomagic?FreeForm設(shè)計(jì)和雕刻軟件。“FreeForm中的雕刻工具在處理數(shù)字模型上相當(dāng)于用手?jǐn)[弄一塊粘土，”卡特說(shuō)。Impossible Creations團(tuán)隊(duì)使用了3D?Systems Touch觸覺(jué)設(shè)備為其提供力反饋以在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建物理雕刻的感覺(jué)。該團(tuán)隊(duì)使用了各種來(lái)自FreeForm的軟件工具和觸覺(jué)設(shè)備，包括不同尺寸的解剖刀和刮刀，然后逐漸使用更小的工具來(lái)增強(qiáng)細(xì)節(jié)，最后使用針頭大小的工具為雕塑做最后雕琢。

不列顛尼亞穿著涼鞋，但卡特對(duì)復(fù)雜的細(xì)節(jié)并不滿意，因此Impossible Creations團(tuán)隊(duì)打算使用FreeForm的雕刻工具來(lái)區(qū)分各個(gè)腳趾。握住三叉戟的手原本處于不自然的位置，所以他們用Touch觸覺(jué)設(shè)備將其移動(dòng)到更自然的位置。另外他們還分離了她的手指，這些手指在原始的掃描模型中混合在一起。為了使模型更加美觀他們還調(diào)整了雕塑臉上的細(xì)節(jié)，縮小了她的鼻子，增加了她眼睛周圍的細(xì)節(jié)。

“每當(dāng)我們做了一些不太對(duì)的事情，我們就按下Control-Z來(lái)取消上一步驟，然后重新做，直到我們做對(duì)了為止，”卡特說(shuō)。該團(tuán)隊(duì)在SOLIDWORKS CAD系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了安裝硬件，并導(dǎo)出了STEP文件，這些文件被導(dǎo)入到FreeForm中并從不列顛尼亞的模型中減去。最后階段團(tuán)隊(duì)使用了FreeForm將模型縮小到原始大小的一半。

幾乎無(wú)法與注塑部件進(jìn)行區(qū)分

下一步是3D打印一個(gè)塑料模型，作為金屬鑄造的摸具。打印過(guò)程必須保持在Freefrom中創(chuàng)建的極小細(xì)節(jié)，同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)及其光滑的表面，以至于不需要二次加工。由于模型中的細(xì)節(jié)非常精細(xì)，很難在不損壞它們的情況下進(jìn)行任何精加工。

Impossible Creations團(tuán)隊(duì)解決了這一挑戰(zhàn)，他們使用3D?Systems公司的多噴嘴打印(MJP)技術(shù)在XHD模式下，以每英寸750 (x軸)x 750(y軸)x 1600(z軸)點(diǎn)(dpi)打印16微米層。“這臺(tái)機(jī)器在圖案的可視面和安裝面上提供了我們需要的細(xì)節(jié)和表面光潔度，”卡特說(shuō)到。“最終結(jié)果很難與注塑件進(jìn)行區(qū)分。”

該團(tuán)隊(duì)在模型周圍澆注了一個(gè)常溫硫化(RTV)硅膠模具。他們將模具切割成幾部分以便于移除，然后用模具制作蠟?zāi)！Ｏ災(zāi)Ｓ衷谌勰ｈT造過(guò)程中被用于塑造一個(gè)鍍有鎳的黃銅版不列顛尼亞吉祥物。

“這個(gè)吉祥物，看起來(lái)和原來(lái)的一模一樣，除了當(dāng)你仔細(xì)看時(shí)，你會(huì)看到額外的細(xì)節(jié)和其他的改進(jìn)，”卡特總結(jié)道。“車輛和吉祥物仍歸奧弗頓先生所有，他將這輛車向公眾展示。這個(gè)項(xiàng)目提供了一個(gè)無(wú)縫數(shù)字工作流的典型案例，我們將繼續(xù)使用這些工具來(lái)實(shí)現(xiàn)我們客戶的愿望。”