Software wie AutoCAD von Autodesk kann den Reverse-Engineering-Prozess unterstützen
Beim Reverse Engineering wird ein fertiges Produkt zerlegt und analysiert, um zu ermitteln, wie es funktioniert; dann wird das Produkt auf der Grundlage veralteter oder seltener Produkte nachgebaut oder verbessert, oder es wird ein neues, innovatives Produkt entwickelt. Mit Reverse-Engineering-Software lässt sich dieser Prozess beschleunigen und präziser, flexibler und aufschlussreicher gestalten.
Das 3D-Scannen einer Automobilkomponente hilft beim Reverse Engineering älterer Bauteile, um diese entweder nachzubilden oder zu verbessern. Foto von Mihajlo Maricic
Beim Reverse Engineering von Maschinenteilen und größeren Baugruppen werden 3D-Bilder dieser Teile aufgenommen und in eine Reverse-Engineering-Software (z. B. Autodesk ReCap Pro) oder als editierbare 3D-CAD-Modelle importiert.
Dies ist ein beliebtes Verfahren zur Nachbildung oder Verbesserung älterer Bauteile mit veralteten Bauplänen oder für die gar keine Baupläne verfügbar sind. Konstrukteure können ein Produkt dann rekonstruieren oder verbessern. Zum Beispiel können sie es leichtgewichtiger machen; Merkmale und Benutzerfreundlichkeit verbessern; effizientere Fertigungsverfahren und eine effizientere Verarbeitung am Ende der Lebensdauer anwenden; die Interoperabilität erhöhen; und Leistungsmetriken wie Stärke, Haltbarkeit, Kosteneffizienz usw. steigern.
Viele Branchen profitieren von rechtlich und ethisch einwandfreiem Reverse Engineering. In der Entwicklung der Luft- und Raumfahrtbranche und der Automobilbranche (Englisch) wird dieses Verfahren in zahlreichen Varianten angewandt. Beispielsweise werden ältere Komponenten aerodynamischer gestaltet, es werden Ersatzteile für nicht mehr produzierte Bauteile hergestellt und die physischen Modelle werden digitalisiert. In der Biomedizintechnik ist das Reverse Engineering unverzichtbar für die Herstellung von Implantaten und Prothesen, chirurgischen Instrumenten und anatomischen Modellen. Bei der Entwicklung und Konstruktion von Konsumgütern wird das Reverse Engineering besonders häufig angewandt. Im Möbel- und im Schmuckdesign werden mithilfe des Reverse Engineerings Formen, Repliken und Zusatzelemente wie Ornamente und Verzierungen hergestellt.
Ein Autodesk-Forscher optimiert mithilfe des Reverse Engineerings einen leichtgewichtigen Flugzeugkabinen-Sitzrahmen, um Kosten einzusparen und die CO2-Emissionen zu senken
Das moderne Reverse Engineering für die Fertigung läuft in der Regel in einem vierstufigen Prozess ab.
Als Erstes erfasst der Konstrukteur die Geometrie und andere Daten über das Produkt oder dessen zerlegte Bestandteile. Dies geschieht für gewöhnlich mit 3D-Scans. 3D-Scans generieren Punktwolken. Diese lassen sich mit einer Reverse-Engineering-Software wie Autodesk ReCap Pro in Netzmodelle konvertieren, die der Konstrukteur dann bearbeiten und verfeinern kann. ReCap Pro kann außerdem Objektdaten mithilfe der Fotogrammmetrie erfassen. Dabei handelt es sich um eine Technologie, die eine Reihe von Fotografien in 3D-Modelle konvertiert. Mit dem Reverse Engineering können zusätzliche Produkt- und Bauteildaten durch weitere Tests und Messungen gesammelt werden.
Der zweite Schritt ist die Nachbearbeitung. In diesem Schritt müssen die Konstrukteure die mit der Software generierten Netzmodelle unter Umständen manuell bearbeiten oder korrigieren, bevor sie zum dritten Schritt übergehen können, der Modellierung. Die Netzmodelle können wiederum mit einer Reverse-Engineering-Software wie Autodesk Fusion in parametrische Modelle konvertiert werden, die die Volumenkörperflächen der Bauteile darstellen. Die Konstrukteure können die Modelle auf einfache Weise optimieren. Mithilfe der Werkzeuge in Fusion können sie Belastungsanalysen (Englisch), Topologieoptimierungen (Englisch) und andere Simulationsfunktionen (Englisch) ausführen.
Im letzten Schritt überprüfen die Konstrukteure die Modelle und vergleichen sie mit den anfänglichen Scans. Dann beginnen sie, die Konstruktion zu iterieren und simulierte oder physische Prototypen zu erstellen. Anhand der Prototypen testen sie, ob das neue Bauteil die Konstruktionsziele für die Optimierung gegenüber dem Original erfüllt.
Mit Reverse Engineering können Teams veraltete Bauteile ohne die ursprünglichen Konstruktionsunterlagen modernisieren. Der Reverse-Engineering-Prozess ermöglicht darüber hinaus die Bearbeitung und die weitere Ausarbeitung. So entstehen Bauteile und Produkte, die die ursprüngliche Version übertreffen.
Reverse-Engineering-Software wie Fusion bietet nützliche Funktionen für den Arbeitsablauf, wie z. B. den Arbeitsbereich „Netz“ für die Bearbeitung und Reparatur von Netzkörpern oder „Skizzieren“ zum Erstellen von Skizzenprofilen aus Netzquerschnitten.
Durch das Reverse Engineering von Bauteilen und Produkten können Zeit und Ressourcen in der Forschung und Entwicklung gespart werden. Dadurch können die Ingenieure Konstruktionsentscheidungen über Faktoren wie die Materialauswahl und die Fertigungsmethoden (Englisch) schneller treffen.
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Claudius Peters
Claudius Peters wandte das generative Design in Fusion an, um ein wichtiges Bauteil für industrielle Zementkühler neu zu konzipieren. Dann bearbeitete er die Komponente mit Reverse Engineering in Autodesk Inventor, um ein Konzept zu validieren, das sich durch Schweißen und Gusstechnik umsetzen lässt.
Mit freundlicher Genehmigung von Claudius Peters
Soup Dragon
Ein Team von Ingenieuren wollte den Geschwindigkeitsrekord für ein vom Menschen angetriebenes Landfahrzeug brechen. Dazu wandte es das Reverse Engineering auf das Soup Dragon Fahrrad an und konvertierte analoge Entwürfe mit Fusion in CAD-Daten. In diesen konnte das Team dann die Lenkung und andere mechanische Systeme weiterentwickeln.
Marshall Prado
Die Biomimetik ist im Grunde eine Form des Reverse Engineering, bei der die Genialität natürlicher Strukturen nachgebildet und in Architektur und Produktdesign integriert wird. Prado verwendete dazu PowerMill zur Herstellung eines Filament Tower, um die Zellulosefaser-Strukturen von Bäumen und anderen Pflanzen mit Kohle- und Glasfasern zu imitieren, die ein hohes Stärke-Gewicht-Verhältnis aufweisen.
Bild mit freundlicher Genehmigung von Marshall Prado/University of Tennessee Knoxville
Erfahren Sie mehr darüber, wie das Reverse Engineering zur Produktentwicklung beiträgt, die Nachbildung alter Leiterplatten und anderer Komponenten unterstützt und 2D-Zeichnungen in 3D-Modelle konvertiert und vieles mehr.
Ein kurzes Video zeigt, wie Autodesk Civil 3D-Projektdaten mit Reverse Engineering aus nicht mehr aktuellen Zeichnungen (speziell aus DWG-Dateien) gewonnen werden.
In diesem Artikel wird die Anwendung eines neuartigen neuronalen Netzwerks für Reverse Engineering auf CAD-Formen aus anderen Darstellungen beschrieben.
Reverse Manufacturing ist im Grunde gleichbedeutend mit Reverse Engineering, bei dem ein Produkt oder System zerlegt und analysiert wird, um zu ermitteln, wie es hergestellt wurde oder funktioniert. Das Reverse Engineering kann auch auf Software angewandt werden. Das Reverse Manufacturing bezieht sich hingegen eher auf eine Hardwarekomponente oder Baugruppe.
Der Reverse-Manufacturing-Prozess umfasst die Zerlegung des Produkts in seine Bauteile und die Ermittlung der Abmessungen der Bauteile. Dabei können 3D-Laserscans helfen. Als Nächstes folgt das Erstellen von 3D-CAD-Modellen der Bauteile. An diesen kann der Konstrukteur Änderungen vornehmen. Zum Schluss können sich diese Konstrukteure aus ihren 3D-Modellen mit 3D-Druck oder anderen Verfahren anfertigen.
Das Reverse Engineering wird in zahlreichen Branchen eingesetzt, sowohl für Software als auch für Hardware. Software, die nur für den Betrieb mit einem einzigen Mikroprozessor oder Betriebssystem geschrieben wurde, kann mit Reverse Engineering so verändert werden, dass sie zusammen mit einem anderen Prozessor oder Betriebssystem funktioniert. Malware nutzt häufig Reverse-Engineering-Code als Tarnung, und Cybersicherheit wendet das Reverse Engineering häufig auf Malware an, um diese zu bekämpfen.
In der Biomedizin werden durch Reverse Engineering Proteine, Organe, DNA und andere Strukturen hergestellt, um deren Funktionen zu untersuchen. Bemerkenswerterweise verwendete das Humangenomprojekt das Reverse Engineering zur Sequenzierung menschlicher DNA.
Konstruktion und Fertigung setzen das Reverse Engineering in vielen Bereichen ein, beispielsweise bei Großprojekten wie Appliances, Computern und sogar Fahrzeugen (z. B. der sowjetische Kampfjet MiG 25 „Foxbat“). Der Kampfjet wurde mit Reverse Engineering nachgebildet, nachdem zuvor ein russischer Pilot desertiert und in Japan gelandet war.
Aus ethischer Sicht ist Reverse Engineering eine neutrale Praxis. Das bedeutet, dass man es entweder für ethische oder für unethische Zwecke anwenden kann. Die Gesetze zum Reverse Engineering sind in jedem Land verschieden. In den USA ist Reverse Engineering grundsätzlich legal, wenn das Produkt rechtmäßig erworben wurde und nicht gegen das Patentrecht, das Urheberrecht oder sonstige Rechte und Verträge verstößt.
Zu den ethischen Anwendungen des Reverse Engineerings zählen die erneute Konstruktion vergriffener Produkte, die Gewährleistung der Interoperabilität mit anderen Produkten sowie erhebliche Verbesserungen gegenüber dem Original. Als unethische Anwendungen des Reverse Engineerings gelten neben Verstößen gegen Gesetze und Verträge auch die Schaffung von (billigen) Imitaten vorhandener Produkte von minderwertiger Qualität und gelegentlich der vorsätzliche Versuch, die Herkunft des Produkts zu verschleiern, um potenzielle Kunden irrezuführen.
Das Reverse-Engineering-Verfahren läuft – insbesondere für Hardware – für gewöhnlich wie folgt ab:
Ein Konstrukteur erfasst Daten. Dies geschieht häufig durch Zerlegen eines Produkts und 3D-Scans der Bauteile. Mit den so erfassten Daten werden digitale Punktwolken von den Bauteilen erstellt. Der Konstrukteur kann die Bauteile auch testen, um ihre Konstruktionsabsicht genauer zu ermitteln. Es folgt die Nachbearbeitung. Bei diesem Schritt konvertiert der Konstrukteur die Punktwolken mit einer Reverse-Engineering-Software in Netzmodelle und bearbeitet die Netze dann manuell.
Anschließend wird das Netz in ein parametrisches Modell mit Volumenkörperflächen konvertiert, an dem der Konstrukteur Verbesserungen und Bemaßungsänderungen vornehmen kann. Zum Schluss prüft er die Modelle im Vergleich zu den anfänglichen Scans und beginnt möglicherweise den iterativen Prozess der Prototyperstellung.
