RED : reverse engineering device. Uno strumento low cost per l'acquisizione digitale di superfici tridimensionali

Aim of this project is to make the 3D acquisition technique easily accessible to non-proficient users. Reverse Engineering is the process that allows the creation of a tridimensional file through the acquisition of the actual surface of a physical object. Although it can offer great opportunities in the design field (even more if combined with 3D printing), it is still almost ignored by untrained people. Devices expensiveness has to be considered one of the limit to their poor diffusion; these devices may reach great performances but their cost remains unaffordable for small professional studios or freelance designers. Focus of this project was to design a device able to generate 3-dimentional files of acquired surfaces, easy to use by non-skilled users and, most importantly, to be sold at a reasonable price (less than 500€). We started with a benchmark analysis of actual technologies and products on the market and proceeded by testing the performances of five different low-cost devices. Purpose of this evaluation was to select which of the tested products provided the best results and apply its components to our project. The intent was to ensure an acceptable quality of digitalization (basing on intended applications and standards) maintaining an affordable price. After selecting the required components for power supply and connectivity (data must be transferred to laptop in real-time) we designed and engineered a shell able to guarantee their housing and fastening. The result is a device able to acquire a complex surface easily and with a high quality level, intended to be used mostly by non-skilled customers but customizable to satisfy multiple needs: users can easily set up the required level of device precision or the working range and volume to fit in every situation. Ergonomics (dimensioning of the device in relation to anthropometric data), electric effectiveness (power supply and voltage calibration), electronics (real-time data transfer) and manufacturability (possibility to produce shells, fastening of components, cost reduction) are all the aspects which have been taken into consideration during the designing of this device.

Questo progetto nasce dall’idea di diffondere il mondo della acquisizione tridimensionale di superfici anche in realtà non specializzate; il Reverse Engineering (il procedimento che consente di generare un file tridimensionale partendo da una superficie fisica reale) è ancora oggi troppo ignorato dai non esperti del settore quando invece potrebbe aprire a grandi possibilità nel campo della progettazione e della sempre più diffusa stampa 3D. Tra i principali motivi di questa scarsa diffusione vi è sicuramente l’eccessivo costo degli strumenti per digitalizzazione tridimensionale presenti sul mercato, molto precisi ma economicamente inaccessibili per piccoli studi professionali o singoli designers. L’obiettivo di questo lavoro è stato quello di progettare un dispositivo in grado di scansionare superfici e generare un file 3D con le informazioni spazio-dimensionali acquisite, che fosse semplice da usare anche per un neofita del settore, e il cui costo risulti contenuto (possibilmente inferiore ai 500€). Dopo una prima analisi delle tecnologie applicabili e degli strumenti già presenti sul mercato si è deciso di procedere verificando in laboratorio le prestazioni di cinque diversi dispositivi low-cost. La componentistica di base dello strumento che ha fornito le prestazioni migliori è stata applicata al nostro progetto, mantenendo così una qualità di digitalizzazione tridimensionale accettabile (per gli standard prefissati e per l’ambito di impiego) a un prezzo ridotto. Individuati gli elementi necessari all’alimentazione dello strumento e alla connettività (trasmissione dei dati in tempo reale al PC) è stata progettata e ingegnerizzata una scocca che consentisse l’alloggiamento e il fissaggio di tutti i componenti scelti. Il risultato finale è uno strumento in grado di acquisire la geometria di superfici articolate con semplicità e precisione; si adatta ad un’utenza non specializzata ma permette comunque di personalizzarne le modalità di utilizzo in base alla situazione e alle esigenze (volume dell’oggetto della scansione, precisione richiesta). Durante la fase di progettazione sono stati tenuti in considerazione aspetti ergonomici (dimensionamento e impugnatura dello strumento in relazione a dati antropometrici), elettrici (alimentazione dei componenti e calibrazione del voltaggio), elettronici (trasferimento di grandi quantità di dati in tempo reale) e relativi alla producibilità industriale (stampabilità dei pezzi prodotti, fissaggio dei componenti, riduzione dei prezzi).