Inżynieria odwrotna to nic innego jak odkrywanie zamysłu projektanta. Jak mówi dr hab. Bogdan Dybała z Laboratorium Inżynierii Odwrotnej na Politechnice Wrocławskiej, jest to proces badania produktu w celu ustalenia, jak on działa, a także w jaki sposób i jakim kosztem został wykonany. Dzięki uzyskaniu tych informacji można wtórnie wykonać jego odpowiednik.

– Inżynieria odwrotna jest często używana przez firmy lub osoby prywatne chcące odtworzyć np. część urządzenia, które dawno zostało wycofane z rynku. Metoda ta wykorzystywana jest przede wszystkim w przemyśle – tłumaczy Bogdan Dybała.

Wykorzystanie inżynierii odwrotnej pozwala m.in. na interoperacyjność, czyli możliwość oceny współpracy części maszyn dostarczanych przez producentów. Dzięki tej metodzie można też odtworzyć dokumentację urządzenia lub wykonać analizę obiektu po to, by określić skład komponentów lub oszacować koszty.

Sposób na kopiowanie pomysłów

Inżynieria odwrotna umożliwia przegląd kontrolny obiektu pod względem zachowania i utrzymywania wymiarów geometrycznych, a także tworzenie duplikatów oraz budowę modeli w celu przeprowadzenia analiz numerycznych ich pracy oraz sprawdzania wytrzymałości i zachowania się elementów, zespołów i całych obiektów. Najbardziej znanym przykładem zastosowania inżynierii odwrotnej jest radziecki samolot Tu-4 będący kopią Boeinga B-29. W 1944 r. Rosjanie przechwycili trzy amerykańskie bombowce i postanowili na ich wzór zbudować identyczny samolot. Rozkręcali śrubkę za śrubką, aby dowiedzieć się, w jaki sposób maszyna została skonstruowana. Przykładem zastosowania inżynierii odwrotnej jest także radziecki komputer osobisty Agat wzorowany na Apple II.

W pomiarach tradycyjnych i skanowaniu przestrzennym

Dzięki rozwojowi technologii inżynieria odwrotna zyskała na popularności: zaczęto ją wykorzystywać na nowe sposoby. Dzisiaj, chcąc odtworzyć daną rzecz, wykonuje się jej trójwymiarowy model. Można uzyskać go m.in. za pomocą tradycyjnych pomiarów inżynierskich przy zastosowaniu np. wysokościomierza lub suwmiarki albo też wykorzystać skanowanie przestrzenne z użyciem skanera przenośnego lub stacjonarnego. Uzyskany model pozwala na odtwarzanie zniszczonych lub zużytych części, stworzenie ich replik oraz odtworzenie pełnej dokumentacji technicznej.

Współcześnie jest dostępnych wiele metod odwzorowania geometrii obiektu. Do najbardziej znanych należą metoda stykowa pomiaru i metoda optyczna. Pierwsza polega na wyznaczeniu liczbowych wartości parametrów profilu chropowatości lub odwzorowaniu go w postaci profilografu o znanym pionowym i poziomym powiększeniu. Metoda optyczna natomiast charakteryzuje się projektowaniem obiektu na podstawie pomiarów modelu, a także cyfrowego dopasowania, czyli wirtualnego montażu i symulacji w celu wykrycia kolizji łączonych elementów.

Inżynierię odwrotną często stosuje się w medycynie. Na Politechnice Wrocławskiej na prośbę specjalisty neurologa opracowano kopię czaszki pacjenta, który miał być operowany. Na początku konieczne było wykonanie sporej liczby pomiarów za pomocą tomografu komputerowego, dzięki czemu uzyskano model cyfrowy czaszki. Jak mówi dr hab. Bogdan Dybała, podobnie można postąpić z innymi narządami i częściami ciała człowieka. Dlatego w medycynie inżynieria odwrotna wykorzystywana jest w coraz większym stopniu.

W przestworzach, na lądach i morzach

Inżynieria odwrotna znalazła zastosowanie również w meteorologii, gdzie przy jej wykorzystaniu sprawdza się, jakie czynniki miały wpływ na pogodę w danym dniu. Dzięki temu w przyszłości na podstawie takich samych warunków można określić, jakiej pogody spodziewać się należy za dwa, trzy dni.

Z inżynierii odwrotnej korzystają również informatycy i specjaliści IT, którzy analizują m.in. kody, aby odkryć, jak powstał dany program. Dzięki temu są w stanie stworzyć własną wersję aplikacji ulepszoną np. o nowe opcje.

Metoda odtwarzania procesu produkcji przedmiotów jest popularna przede wszystkim w motoryzacji, gdzie pozwala na uzyskanie części pojazdów, które dawno zostały wycofane z produkcji. Korzystają z niej nie tylko firmy, ale też miłośnicy zabytkowych aut lub motocykli, którzy chcą, aby ich pojazd był w stu procentach taki sam jak fabryczny.

To jednak nie koniec: inżynieria odwrotna pomaga także historykom sztuki i archeologom, stosowana jest w architekturze, cieszy się też dużym powodzeniem w lotnictwie. Z jej wykorzystaniem wykonuje się m.in. pomiary wirników czy elementów kompozytowych. W przemyśle stoczniowym natomiast pomaga przy pomiarach kadłubów statków, łodzi i jachtów oraz skanowaniu części komponentów w celu kontroli i dopasowania zabudowy. Proces ten popularny jest także w przemyśle obronnym, transportowym i stoczniowym, a także w przetwórstwie tworzyw sztucznych, obróbce plastycznej czy odlewnictwie.

Zainteresowanie wzrasta

Jak się okazuje, powstaje coraz więcej firm oferujących usługi związane z inżynierią odwrotną. W skład oferty tego typu przedsiębiorstw wchodzą m.in.: wykonanie dokumentacji na podstawie istniejącego produktu, analiza zużycia narzędzi przez porównanie z modelami CAD, analiza części plastikowych, analiza zużycia i zmiany kształtu konstrukcji mechanicznych, wykonanie modelu pod analizy wytrzymałościowe czy sporządzanie bazy modeli produktów, które można wykorzystać w programach CAD.

Jak wygląda taki proces odtwarzania konstrukcji obiektu? Jest on podzielony na kilka etapów: digitalizację powierzchni obiektu, udoskonalenie postaci modelu siatkowego, uzyskanie wstępnych krzywych przekrojowych na podstawie modelu siatkowego, wykonanie docelowych krzywych przekrojowych i krzywych krawędziowych, stworzenie modelu powierzchniowego opartego na krawędziach oraz wykonanie modelu bryłowego z uzupełnieniem postaci o pożądane cechy geometryczne. Trzeba przy tym pamiętać, że dokładność odtworzenia konstrukcji danego przedmiotu jest zależna przede wszystkim od dokładności pomiarowej systemu skanującego.

Właściciele firm podkreślają, że zainteresowanie inżynierią odwrotną z każdym rokiem jest coraz większe. Z pewnością zatem można się spodziewać dalszego rozwoju możliwości zastosowania tego procesu.