Reverse engineering: progettazione a rovescio

Che cosa accade quando un costoso macchinario specializzato si rompe e non disponete dei disegni o dei modelli originali del prodotto per diagnosticare o risolvere il problema oppure quando dovete creare nuovi stampi, modelli o parti di un macchinario meno recente e non disponete di documentazione di progettazione (disegni o modelli CAD) su cui lavorare?

In entrambe queste situazioni, il reverse engineering dell’apparecchiatura o del macchinario esistente può essere la linea d’azione ottimale, nonché la meno costosa. Acquisendo dati da oggetti fisici esistenti e inserendo tali dati nel modello digitale, gli ingegneri possono manipolare e riprogettare, se necessario, per riprodurre un prodotto o risolvere un problema di un prodotto esistente.

Il processo di reverse engineering richiede la combinazione di hardware e software. L’hardware viene utilizzato per misurare l’oggetto e il software ne consente la ricostruzione in un modello 3D. L’oggetto fisico può essere misurato mediante tecnologie di scansione 3D, come macchine per misurazione coordinate (CMM, Coordinate Measuring Machine), scanner laser, digitalizzatori a luce strutturata e la tomografia computerizzata.

Diversi fattori hanno contribuito all’estensione dell’utilizzo del reverse engineering: la riduzione dei costi di accesso al reverse engineering, la maggiore facilità di utilizzo e la riduzione delle dimensioni dell’hardware, la maggiore facilità di utilizzo del software e la semplificazione del processo di conversione e gestione dei dati acquisiti tramite scansione.

Reverse engineering nel palmo di una mano

Sono stati compiuti enormi progressi nella tecnologia di scansione 3D, soprattutto nell’ambito dei digitalizzatori ottici di superfici senza contatto. Questi scanner o digitalizzatori sono più portatili e convenienti e sono in grado di acquisire punti con maggiore velocità e precisione. La portatilità costituisce un vantaggio significativo quando è necessario digitalizzare apparecchiature di grandi dimensioni sul campo.

Gli scanner laser palmari possono acquisire decine di migliaia di punti al secondo con un elevato livello di precisione e sono ampiamente utilizzati per diverse applicazioni di progettazione tecnica. Gli scanner palmari possono essere utilizzati ovunque per digitalizzare in tempo reale superfici 3D e quindi inserire tali dati direttamente nei sistemi CAD, velocizzando ulteriormente il processo di reverse engineering.

Con il miglioramento dell’hardware, è aumentata anche la domanda di strumenti software e tecnologia di modellazione geometrica in grado di elaborare ingenti quantità di punti dati ed eseguirne la conversione in forme utili, ad esempio superfici NURBS (b-spline razionale non uniforme). Molti dei principali pacchetti software di reverse engineering sono ora integrati con strumenti CAD, pertanto non è necessario formare gli utenti su nuovi sistemi.

Sono inoltre stati sviluppati, nonché implementati in strumenti software commerciali, strumenti per la creazione automatica di superfici in grado di convertire nuvole di punti in modelli di superfici NURBS. Tali modelli di superfici NURBS convertiti da dati di nuvole di punti possono essere utilizzati in alcune applicazioni di progettazione tecnica, come manutenzione, riparazione e revisione (MRO), ispezione e misurazione di parti e calibrazione di staffaggi.

Reverse engineering di una medusa

Nel tentativo di comprendere meglio il funzionamento del tessuto del cuore umano, alcuni scienziati di Harvard hanno eseguito il reverse engineering di una medusa, realizzandone una artificiale in silicone e cellule di topo. Per quanto possa sembrare inverosimile, gli scienziati hanno riconosciuto somiglianze tra il modo in cui le meduse si muovono, utilizzando un muscolo per pompare acqua, e il modo in cui il cuore umano pompa sangue.

Come si inserisce il reverse engineering in questa storia? Essenzialmente, il team doveva comprendere il funzionamento di una medusa, come realizzare ciascun componente e come tutti i componenti si integrano tra loro, ad esempio come sono disposti i muscoli, come si muove il corpo e come il fluido all’interno e all’esterno del corpo influisce sul movimento.

Uno dei ricercatori capo, Kit Parker, ha dichiarato che il team ha scoperto immediatamente un aspetto interessante: i segnali elettrici utilizzati dalla medusa per coordinare il pompaggio sono esattamente come quelli del cuore. L’obiettivo finale dello studio è imparare a costruire cuori umani, ma a breve termine i ricercatori ritengono che la medusa artificiale potrebbe essere utilizzata per testare farmaci e osservare se consentono di migliorare il pompaggio.

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