英国国王座驾车标的逆向工程

多功能设计和制造解决方案为独特的挑战提供了引人注目的优势。Impossible Creations是一家来自英国的定制扫描、设计和建模公司，专门帮助客户完成无限制得创作任务。在他们最近接到的一个项目中，为了修复象征英国国王座驾的大英帝国吉祥物，Impossible Creations使用了一种创新的从3D扫描至CAD打印并由3D Systems解决方案支持的工作流程，以创建精确3D副本设计。

联合王国的象征

不列颠尼亚是英国的女性化身，她经常被描绘成手拿三叉戟矛脚踩狮子的形象。大约在1920年，一位不知名的雕塑家雕刻了一尊站在地球上的不列颠尼亚铜像。而他的一名学徒制作了一个较小的青铜复制品，表面镀镍，用作乔治五世国王乘坐的车辆上的吉祥物或引擎盖装饰品。

1926年，乔治的儿子，威尔士亲王爱德华定制了一辆独一无二的劳斯莱斯，名为RF 14。1936年乔治五世去世后，爱德华继承了王位，成为爱德华八世。不列颠尼亚吉祥物被转移到RF 14上，以表示它现在是国王的座驾。然而不到一年，爱德华就放弃了王位，与离过婚的美国人沃利斯·辛普森结婚，并在国外度过了余生。

3D扫描让Impossible Creations团队能够创造出一个与原始雕像一模一样的复制品。

修复国王的座驾

吉祥物不列颠尼亚在那之后登上了乔治六世（爱德华八世的继任者）的座驾，后来又被转移到伊丽莎白女王（王太后）的车辆上。而现在不列颠尼亚这一吉祥物则出现在威尔士亲王查尔斯的汽车上。在此期间，RF 14因无法维修而被遗弃并消失。20世纪90年代，奥弗顿汽车检修公司的特德·奥弗顿在萨福克农场的一堆旧农业机械中偶然发现了这辆车。奥弗顿购买了这辆车，并花了20年时间精心修复它的原貌。而令他心痛的是这部车的一个重要部分不见了——吉祥物——不列颠尼亚。奥弗顿决心创造出一个一摸一样的复制品以恢复它的荣誉地位。

奥弗顿发现不列颠尼亚铜像的原始雕塑被收藏在英国比留国家汽车博物馆的地下室里。博物馆同意让他扫描雕塑，但当奥弗顿检查它时，他对它的状况不是非常满意。同时，奥弗顿也不知道吉祥物的大小。通过一个朋友，他与皇家车队的一名机械师取得了联系，后者将这一请求转达给了查尔斯王子。查尔斯王子发回消息说，吉祥物有200毫米高，只有原来雕塑的一半大。

使用Geomagic Freeform，扫描数据将在进入3D打印和铸造工作流程之前进行数字化完善。

将吉祥物放在正确的位置

为了寻找一个可以从有缺陷的原件创建完美副本的承包商，奥弗顿选定了Impossible Creations，该公司是一家位于英国布伦特伍德，提供基于3D Systems完整数字工作流程的逆向工程服务的公司。Impossible Creations的团队首先使用Geomagic Capture 3D扫描仪对雕塑进行了全面扫描，该扫描仪的分辨率为0.110毫米，精度为0.06毫米。“Geomagic Capture扫描仪提供了捕捉雕塑细节所需的极致细节和精度，”Impossible Creations的所有者Ian 卡特说到。该团队以超高分辨率扫描仪扫描样本雕塑，并将结果点云导入Geomagic Wrap软件，在那里他们将点云转换成700兆字节的STL网格。

之后，团队将网格导入到Geomagic Freeform设计和雕刻软件。“Freeform中的雕刻工具在处理数字模型上相当于用手摆弄一块粘土，”卡特说。Impossible Creations团队使用了3D Systems Touch触觉设备为其提供力反馈以在虚拟环境中创建物理雕刻的感觉。该团队使用了各种来自Freeform的软件工具和触觉设备，包括不同尺寸的解剖刀和刮刀，然后逐渐使用更小的工具来增强细节，最后使用针头大小的工具为雕塑做最后雕琢。

不列颠尼亚穿着凉鞋，但卡特对复杂的细节并不满意，因此Impossible Creations团队打算使用Freeform的雕刻工具来区分各个脚趾。握住三叉戟的手原本处于不自然的位置，所以他们用Touch触觉设备将其移动到更自然的位置。另外他们还分离了她的手指，这些手指在原始的扫描模型中混合在一起。为了使模型更加美观他们还调整了雕塑脸上的细节，缩小了她的鼻子，增加了她眼睛周围的细节。

“每当我们做了一些不太对的事情，我们就按下Control-Z来取消上一步骤，然后重新做，直到我们做对了为止，”卡特说。该团队在SOLIDWORKS CAD系统中设计了安装硬件，并导出了STEP文件，这些文件被导入到Freeform中并从不列颠尼亚的模型中减去。最后阶段团队使用了Freeform将模型缩小到原始大小的一半。

几乎无法与注塑部件进行区分

下一步是3D打印一个塑料模型，作为金属铸造的摸具。打印过程必须保持在Freefrom中创建的极小细节，同时创建一个及其光滑的表面，以至于不需要二次加工。由于模型中的细节非常精细，很难在不损坏它们的情况下进行任何精加工。

Impossible Creations团队解决了这一挑战，他们使用3D Systems公司的多喷嘴打印(MJP)技术在XHD模式下，以每英寸750 (x轴)x 750(y轴)x 1600(z轴)点(dpi)打印16微米层。“这台机器在图案的可视面和安装面上提供了我们需要的细节和表面光洁度，”卡特说到。“最终结果很难与注塑件进行区分。”

该团队在模型周围浇注了一个常温硫化(RTV)硅胶模具。他们将模具切割成几部分以便于移除，然后用模具制作蜡模。蜡模又在熔模铸造过程中被用于塑造一个镀有镍的黄铜版不列颠尼亚吉祥物。

“这个吉祥物，看起来和原来的一模一样，除了当你仔细看时，你会看到额外的细节和其他的改进，”卡特总结道。“车辆和吉祥物仍归奥弗顿先生所有，他将这辆车向公众展示。这个项目提供了一个无缝数字工作流的典型案例，我们将继续使用这些工具来实现我们客户的愿望。”