什么是逆向工程?了解它的过程和好处

什么是逆向工程?

传统的正向设计过程是从零开始创造新产品，然后到生产制造阶段。但如果丢失了原CAD文件或无法获取零件的原CAD数据怎么办?因此，随着技术的发展，转变为通过3D技术(如3D扫描仪、CT扫描仪、三坐标测量机等)获取成品的外观和尺寸信息，再通过3D建模服务重建原零件的CAD文件。(曲面重构)，又称逆向工程过程。

反向工程需要一系列步骤来收集关于产品尺寸的精确信息。一旦收集，数据可以存储在一个数字档案。通常，工程师们会用新的开发和创新来改进设计。有时，原始模型的设计被完全复制。

逆向工程是对成品进行解剖，了解材料的功能规格以及如何组合的过程。当一个物理模型或手工模型经过测量→CAD数据生成→3D打印(RP输出)或CAM输出的过程时，称为逆向工程。这个过程可以节省产品开发的时间和成本。为了提高产品开发的时效性和质量，开发了逆向工程技术。

阶段一:3D扫描业务
使用3D Scanner扫描物体的外观尺寸后，生成物体的点数据，即STL格式的电子文件。

第二阶段:3D建模服务
利用扫描到的点数据进行点、线、面逆向三维建模服务，重建对象外观的表面数据(曲面建模)，获得原始CAD文件(STEP文件格式)。

为什么需要逆向工程?

1. CAD原始文件丢失:
   原设计文件丢失、损坏，无法恢复，或数据文件无法打开、格式无法修改。此时，将CAD文件(3D扫描+逆向建模)通过3D Scanner扫描还原，逆向三维建模，快速获取数字数据。
2. 产品设计的差异:
   过去，设计师可能只做二维平面设计，然后通过CAD软件将数据转换为三维;但现在的设计师往往是先手工制作三维模型，所以需要逆向工程工具将这种手工模型转换为三维曲面模型，以方便后续工作。
3. 分析竞争对手的设计:
   在分析竞争对手产品的优缺点时，通常首选使用3D Scanner技术提取维度信息，并将这些信息表示为点云或自动实时网格，进一步提高其产品的质量。
4. 加速研发创新:
   缩短产品再设计时间，通过逆向工程快速捕捉设计理念，取代传统手工人眼重绘时间。
5. 产品设计走向自由曲面造型:
   目前，消费者对产品的需求不仅仅考虑功能，产品的外观也成为消费者考虑的重要因素。但由于设计师所创造的外观，如果采用传统的制造方法，设计师的理念可能无法得到充分的表达，因此需要使用逆向工程工具来满足设计师的要求。
6. 协助制造商快速生产:
   制造商可以使用逆向工程快速生产零件，而无需从原始设备制造商那里购买昂贵的零件。
7. 正向设计数据不易获取:
   基于商业机密，原厂不向下游厂家提供原始CAD数据，只向厂家提供样品，因此需要通过逆向工程工具恢复原始CAD数据。
8. 测试积极的设计结果:
   逆向工程的另一个重要功能是成品的检验，称为CAV计算机辅助检验(Computer-Aided inspection，计算机辅助检验)。一般来说，质量检验只测试成品的一部分。通过逆向工程工具，对成品进行全面的质量检测，提高了质量稳定性。
9. 预防性维护计划:
   逆向工程也可以是制造商主动维护计划的一个关键策略。通过对关键部件进行逆向工程，在它们失效之前，制造商可以储存备件并减少计划外停机时间。

常见逆向工程应用时间:

• 原工厂终止了货物的生产。
• 原厂提供的文件或组件不符合设计，需要重新制作。
• 原来的工厂已经不存在了，但消费者仍然需要这些商品。
• 原始设计丢失、损坏，无法恢复，数据文件无法打开，文件格式无法修改。
• 需要改进的原始设计缺陷，如薄壁或厚壁，需要一个数字修改和复制的过程。
• 为了使所设计的部件使用寿命更长，必须对产品进行设计修改。
• 分析产品的优势和劣势，或通过原始设计识别新的发展。
• 优化设计部件，使设计好的产品能以更便宜的方式制造新的或再制造。
• 分析竞争对手产品的优劣势，进一步提高竞争对手产品的质量。
• 新产品样品开发。
• 产品的仿制和改造设计。
• 快速模具制造。
• 快速原型。
• 产品数字化检验。
• 医学领域断层。
• 服装、头盔等设计制造
• 艺术品、考古器物等的复制品。

逆向工程起源于商业和军事领域的硬件分析。其目的是在不容易获得必要的生产信息的情况下，通过对成品的分析，直接推导出产品的设计原理。

但另一方面，逆向工程也可能被误认为是严重侵犯知识产权。但在实践中，它可能反而会保护知识产权所有者。例如，在集成电路领域，如果一家公司涉嫌侵犯知识产权，可以利用反向工程技术寻找证据。