Tersine Mühendislik (RE- Reverse Engineering) genel anlamıyla bir ürünün yeniden üretilmesi ya da geliştirilmesi amacı ile 3-boyutlu (3D) sayısallaştırma cihazları ile koordinat verilerinin toplanması ve modelinin oluşturulmasıdır. Oluşturulan 3D model üzerinden imalat adımları belirlenerek, tüm prosesin çözümlenmesi sağlanır. Bu yöntem tasarım, imalat ve kalite kontrol arasında karşılıklı etkileşime dayalı bir döngü oluşturur [1].
Gelişen teknoloji ile birlikte ihtiyaçları karşılamak amacıyla formlu yüzeylere ve düşük toleranslara sahip ürünler tasarlanmaktadır. Tersine mühendislik uygulamaları ile bu ürünlerin tasarımı imalat ile paralel şekilde yürütülürken istenilen kalitede sağlanmaktadır. Günümüzde gittikçe yaygın kullanıma sahip olan 3D sayısallaştırma cihazları sayesinde bu ürünler hızlı ve hassas bir şekilde ölçümlendirilebilmektedir.
3D sayısallaştırma cihazları temeaslı ve temassız cihazlar olark iki ana gruba ayrılmaktadır. Temaslı cihazlar olarak adlandırılan grup prob sistemi ile çalışan CMM ve kollu ölçüm sistemleridir. Bu cihazlarla ürün üzerinden noktasal koordinat verileri hassas şekilde toplanabilmektedir. Temassız sayısallaştırma cihazları ise optik sistemler ile özellikle formlu yüzeylere sahip parçalar için kullanılmakla birlikte yüksek hassasiyet ve hızda veri toplamaktadır.
Endüstride kullanılan klasik imalat yöntemi, ürünün tasarlanarak CAD modelinin oluşturulması ve uygun prosesin belirlenmesi esasına dayanır. Tersine mühendislikte ise var olan ürünün koordinat verilerinin toplanması yoluyla nokta bulutu elde edilir. Bu nokta bulutu verileri hizalanarak birleştirilir ve aralardaki boşluklar uygun şekilde doldurularak mesh data oluşturulur. Data STL gibi uygun bir formatta kayıt altına alınabilir. Oluşturulan modelin üzerinde gerekli düzeltmelerin yapılabilmesi için yüzey özelliklerini belirtmemiz gerekmektedir ve bu özellikler sınırlar ile yüzeyleri tanımlarlar [2]. Elde edilen bu yüzeyler istenen şekilde düzenlenir nihai bir CAD model oluşturulmuş olur ve uygun CAM metotları ile proses belirlenerek imalata başlanır.
Şekil 1: Bir ürünün CAD modelinin oluşturulmasının işlem basamaklarının şematik gösterimi [3]
Tersine mühendislik işlemi, fiziksel ve dijital dünya arasında ve tasarım, mühendislik ve üretim bölümleri arasında bir döngü oluşturur. Aynı modelle çalışmak ve bunu imal edilmiş bir ürünle karşılaştırabilmek, hızlı tasarım tekrarlarını mümkün kılar. Bu, endüstriye aynı maliyetle neredeyse sınırsız ürün çeşitliliği ve seçenek sunulmasına olanak sağlar [1].
Tersine mühendislik tasarımdan imalata olan döngüyü kısaltmakla birlikte eşzamanlı mühendislik gibi bazı modern tasarım kavramlarını gerçekleştirmek için güçlü bir araç olarak kullanılmaktadır. Endüstriyel alanda tersine mühendislik uygulamalarını açıklamak için [4];
Yeni parça tasarımı; bu tasarım mevcut bir ürün modelinden gelir. Endüstriyel alanda, tasarımcılar sıklıkla bazı karmaşık parçaları tasarlamak ve sonrasında tersine mühendislik yöntemi ile CAD modellerini oluşturmak için bazı fiziksel modeller oluştururlar.
Bir parçanın kopyalanması; bazı durumlarda var olan bir parçanın çizimi yapılamaz ancak tersine mühendislik yöntemi ile model elde edilir.
Hasarlı parçanın kurtarılması; Ölçülecek bir parçanın yüzeyi hasar görmüş ya da yıpranmışsa, oluşturulan CAD model yüzeyi parçanın gerçek yüzeyi ile karşılaştırıldığında kesin sonuçlar elde edilemeyebilir. Bu nedenle, tersine mühendislik işleminde, simetrik paralellik ya da diklik gibi bazı özellikler tayin edilir.
Model hassasiyetini iyileştirilmesi; tasarımcı işlev ya da estetik konusundaki gereksinimlere dayanan bir ürün konsepti geliştirebilir ve alçı, ahşap gibi kolay şekillendirilebilen malzemeleri kullanarak ürünü modelleyebilir. Bu modelin hassasiyetini yükseltmek için tersine mühendislik yöntemlerini kullanarak zamandan kazanır.
Sayısal modelin incelenmesi; işlenmiş bir parçayı taramak ve ters mühendislik yöntemiyle CAD modeli yeniden oluşturarak tasarım modeli ile karşılaştırılabilir. Sonuçlar ile hassasiyet konusunda bilgi edinilir.
Örnek Proje İncelemesi
Hareketli çalışan mekanizmalarda sürtünme sebebiyle parçalarda kaçınılmaz olarak zamanla deformasyon meydana gelecektir. Özellikle iç içe çalışan mekanizmaların bulunduğu sistemlerde parçalardan birinin yenilenmesi gerektiğinde diğer parçalarında kontrol edilmesi gerekmektedir.
Plastik enjeksiyon kalıpları zaman içinde sürtünmeye ve yüksek sıcaklığa bağlı olarak hasar görerek aşınmaktadır. Bunun sonucunda istenilen kalite ürün alınamayan kalıplarda parça yenilenmesine gidildiğinde birlikte çalışan parçalarında kontrol edilmesi gerekmektedir.
Örneğin Şekil 2’de gösterilen parçalar, kalıp içerisinde iç içe çalışmaktadırlar. Kalıpta 12 ‘şer adet bulunan bu parçalardan dıştaki çember parçalar deformasyon sebebi ile yeniden imal edilecektir.
Şekil 2: İç içe çalışan 24 adet parçanın ve kalıp içindeki konumlarının görüntüsü
Dış kısımda kalan çember parçalar imalata alınmadan önce içteki parçalar görsel kontrolden geçirilmiş ve onlarda da deformasyon tespit edilmiştir. Bu imal edilecek olan çember parçaların içteki parça ile uyumsuz olacağı ve mekanizmanın sağlıklı çalışmayacağı anlamına gelmektedir. Tüm parçaların ölçüsel olarak aynı olması ve deformasyonun giderilerek simetrinin sağlanması için CAD modeli bulunmayan parçalardan iç kısımda kalan 12 adet parça 3D sayısallaştırma cihazı ile taranarak oluşturulan nokta bulutundan mesh datalar elde edilmiş ve içlerinden bir tanesi referans model olarak kullanılmak üzere STL formatında kayıt altına alınmıştır.
Şekil 3: Parçaların 3D modelleme cihazı ile oluşturulan mesh data
Kayıt altına alınan data üzerinde gerekli düzeltmeler yapılmış ve yüzeyler tanımlanarak referans model olarak kullanılmıştır. Referans olarak alınan model diğer parçalar ölçüsel olarak karşılaştırılmıştır. Deformasyon kaynaklı olarak parçalarda boyutsal olarak farlılıklar gözlenmiş ve tüm parçalar içinden en küçük olanı tespit edilmiştir.
Şekil 4: Referans alınan modele göre diğer parçaların ölçüsel karşılaştırılması
Tespit edilen en küçük parçaya ait nokta bulutu yine aynı işlemlerden geçirilerek referans CAD model oluşturulmuştur. Diğer 11 parça bu CAD dataya göre CNC ‘de işlenerek tüm parçaların ölçüsel olarak aynı olması sağlanmıştır.
Şekil 5: Yeni oluşturulan CAD modeller
Bu işlemden sonra imal edilecek olan çember parçanın CAD modeli oluşturulmuş bu işlemde de içteki parçanın yüzeyi referans alınmıştır. İki parçanın CAD modelinde de temas yüzeyleri Şekil 5′ te belirtilmiştir. Bu sayede iki parça için tam temas yüzeyi sağlanmış ve mekanizmanın kusursuz çalışması sağlanmıştır.
Çiğdem Bilim
KBT Metroloji ve Kalite Mühendisliği Çalışma Grubu
Kaynaklar
[1] Fu P., ‘Reverse Engineering in Auto Industry’, RE in Industrial Perspective, 7, 141-155, 2008
[2] Motavalli S., ‘Review Of Reverse Engineering Approaches’, Computers İnd. Engng., 35, 25-28, 1998
[3] http://www.hamitarslan.com/tersine-muhendislik.html , son erişim tarihi 05.05.2017
[4] Yuan X., Zhenrong X., Haibin W., ‘Research On İntegrated Reverse Engineering Technology For Forming Sheet Metal With A Freedom Surface’ Journel of Metarials Prossesing Technology, 112, 153-156, 2001
[5] Tersine Mühendislik Süreci ve Uygulamaları, http://www1.mmo.org.tr/resimler/dosya_ekler/dda376bccc160b1_ek.pdf, son erişim tarihi 06.05.2017
