Chỉ có tượng gỗ, đá thực tế, làm sao tạo mẫu 3D để chạy CNC?

Thay vì dựng lại mô hình bằng tay, hiện nay giải pháp tạo mẫu 3D từ mẫu thật bằng công nghệ scan 3D đang được nhiều doanh nghiệp lựa chọn. Phương pháp này giúp số hóa chính xác hình dáng của tượng, rút ngắn thời gian thiết kế và tạo ra dữ liệu phù hợp cho gia công CNC.

Scan 3D giúp tạo mẫu 3D chính xác từ tượng gỗ, đá thực tế để phục vụ gia công CNC 

1. Vì sao nhiều xưởng CNC không có file CAD 3D của tượng gỗ, đá? 

Nhiều xưởng CNC nhận gia công tượng gỗ, tượng đá hoặc phù điêu nhưng chỉ có mẫu thực tế, hoàn toàn không có file CAD 3D. Điều này khiến việc lập trình CNC gặp nhiều khó khăn, đặc biệt với các sản phẩm có hoa văn phức tạp hoặc bề mặt điêu khắc tinh xảo. 

Trong thực tế sản xuất, việc thiếu dữ liệu 3D xảy ra rất phổ biến. Đặc biệt với các sản phẩm thủ công hoặc tượng đã được chế tác từ nhiều năm trước. 

Điều này thường xuất phát từ các nguyên nhân sau: 

• Mẫu được chạm khắc thủ công từ nhiều năm trước: Các nghệ nhân xưa làm việc hoàn toàn bằng tay, không qua bất kỳ công cụ máy tính hay bản vẽ số nào.
• Khách hàng chỉ mang đến một mẫu tượng duy nhất: Khách đặt hàng yêu cầu làm theo đúng một mẫu có sẵn, không cung cấp kèm theo bản vẽ hay dữ liệu số.
• File gốc đã bị thất lạc: Xưởng từng có file nhưng bị mất do hỏng máy tính, lỗi ổ cứng hoặc nhân viên cũ không bàn giao lại.
• Muốn sao chép chính xác để sản xuất nhiều sản phẩm: Xưởng cần tạo ra hàng loạt bản sao giống hệt mẫu thật nhưng không thể đục tay từng chiếc vì tốn thời gian.

2. Giải pháp: Scan 3D để tạo dữ liệu CNC từ mẫu thật 

Scan 3D là công nghệ sử dụng máy quét để thu thập hàng triệu điểm đo trên bề mặt vật thể. Sau khi xử lý dữ liệu, hệ thống sẽ tạo thành mô hình 3D có độ chính xác cao, phản ánh gần như đầy đủ hình dạng của mẫu gốc.

Hiện nay, giải pháp quét 3D đang được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực:

• Chế tác tượng: Sao chép tượng gỗ, tượng đá, tượng đồng, tượng composite với độ chính xác cao.
• Mỹ nghệ: Số hóa phù điêu, hoa văn, tượng trang trí hoặc các sản phẩm thủ công có nhiều chi tiết.
• Nội thất CNC: Tạo dữ liệu 3D cho chân bàn, cột, tay vịn cầu thang, hoa văn cửa gỗ và các chi tiết trang trí.
• Khuôn mẫu: Tạo dữ liệu phục vụ thiết kế khuôn hoặc sửa đổi khuôn từ mẫu có sẵn.
• Phục dựng di sản: Lưu trữ và phục hồi tượng cổ, hiện vật, linh vật hoặc công trình văn hóa khi không còn bản vẽ gốc.

So với việc dựng mô hình bằng tay, Scan 3D giúp quá trình tạo mẫu 3D nhanh hơn, chính xác hơn và giảm đáng kể khối lượng công việc cho kỹ sư thiết kế.

Công nghệ Scan 3D thu thập hàng triệu điểm đo để tạo mô hình 3D có độ chính xác cao 

3. Quy trình tạo tạo mẫu 3D từ tượng gỗ, đá để gia công CNC 

Để biến một bức tượng thực tế thành dữ liệu chạy máy CNC, kỹ thuật viên thực hiện qua 5 bước tiêu chuẩn:

Bước 1. Scan 3D toàn bộ mẫu tượng gỗ, đá

Kỹ thuật viên sử dụng máy Scan 3D để quét toàn bộ bề mặt tượng.

Trong quá trình quét:

• Thu thập dữ liệu của mọi góc nhìn.
• Ghi nhận đầy đủ các đường cong và hoa văn.
• Quét cả các vùng lõm hoặc vị trí khó tiếp cận nếu điều kiện cho phép.
• Kiểm tra dữ liệu ngay trong quá trình scan để tránh thiếu vùng quét.

Kết quả thu được là dữ liệu point cloud hoặc mesh thể hiện chính xác hình dạng của mẫu.

Bước 2. Ghép dữ liệu thành mô hình 3D

Do tượng được quét từ nhiều góc khác nhau nên các dữ liệu sẽ được căn chỉnh và ghép lại thành một mô hình thống nhất.

Ở bước này, phần mềm sẽ:

• Căn chỉnh các lần quét.
• Loại bỏ dữ liệu trùng lặp.
• Khép kín các vùng dữ liệu.
• Tạo lưới tam giác (Mesh) hoàn chỉnh.

Sau khi hoàn thành, doanh nghiệp đã có mô hình 3D gần như giống hoàn toàn với mẫu thật.

Bước 3. Chỉnh sửa mô hình

Mô hình Scan 3D tiếp tục được xử lý để đáp ứng yêu cầu gia công CNC.

Ở bước này, kỹ sư sẽ thực hiện: 

• Làm mịn bề mặt khi cần.
• Vá các lỗ hổng nhỏ.
• Loại bỏ nhiễu dữ liệu.
• Tối ưu mật độ lưới.
• Kiểm tra sai lệch hình học.

Mục tiêu là tạo ra mô hình sạch, ổn định và dễ sử dụng trong các phần mềm CAD/CAM.

Bước 4. Thiết kế ngược khi cần

Không phải mọi máy CNC đều làm việc trực tiếp với dữ liệu mesh.

Trong nhiều trường hợp, kỹ sư sẽ thực hiện thiết kế ngược để chuyển dữ liệu Scan thành mô hình CAD tham số.

Bước này được thực hiện khi: 

• Cần chỉnh sửa kích thước.
• Cần bổ sung các mặt chuẩn.
• Cần thiết kế thêm kết cấu lắp ghép.
• Chuẩn bị dữ liệu cho sản xuất khuôn.
• Gia công trên các máy CNC yêu cầu mô hình CAD.

Đây là bước giúp dữ liệu linh hoạt hơn trong các công đoạn thiết kế và sản xuất.

Bước 5. Xuất file phù hợp với máy CNC

Sau khi hoàn thiện mô hình, dữ liệu sẽ được xuất sang định dạng phù hợp với quy trình sản xuất.

Một số định dạng phổ biến gồm:

• STL: Phổ biến cho gia công CNC và in 3D.
• OBJ: Lưu mô hình có cấu trúc lưới.
• STEP (STP): Dùng cho thiết kế CAD và CAM.
• IGES (IGS): Trao đổi dữ liệu CAD giữa nhiều phần mềm.

Sau đó, file sẽ được đưa vào các phần mềm CAM để tạo đường chạy dao và lập trình CNC.

Kỹ thuật viên Scan 3D toàn bộ bề mặt tượng để thu thập dữ liệu hình học đầy đủ 

4. Scan 3D mang lại lợi ích gì khi tạo file CNC từ tượng gỗ, đá? 

Sau khi tạo mẫu 3D từ tượng gỗ hoặc đá, doanh nghiệp có thể đưa dữ liệu vào thiết kế và gia công CNC nhanh chóng. 

So với phương pháp dựng hình thủ công, Scan 3D mang lại nhiều lợi ích nổi bật:

• Độ chính xác rất cao: Ghi nhận đầy đủ hình dạng, đường cong và hoa văn của mẫu thật, giúp file CNC bám sát nguyên bản.
• Tiết kiệm hàng chục giờ dựng hình: Không cần đo đạc và dựng lại mô hình từ đầu, rút ngắn đáng kể thời gian thiết kế.
• Gia công CNC nhanh hơn: File 3D có thể đưa trực tiếp vào phần mềm CAM để lập trình đường chạy dao và sản xuất.
• Dễ dàng thay đổi kích thước: Có thể phóng to, thu nhỏ hoặc chỉnh sửa mẫu theo yêu cầu mà vẫn giữ đúng tỷ lệ.
• Lưu trữ dữ liệu số lâu dài: File 3D được lưu trữ để tái sản xuất, chỉnh sửa hoặc phục dựng mà không cần scan lại mẫu.

5. Những lưu ý để file Scan 3D đạt chất lượng gia công CNC 

Để chất lượng của file scan và quy trình tạo mẫu 3D đạt hiệu quả cao nhất, bạn cần chú ý các yếu tố sau:

• Lựa chọn máy scan 3D phù hợp: Với tượng gỗ, tượng đá có nhiều chi tiết nhỏ, nên sử dụng các dòng máy có độ chính xác cao như Alpha Insvision hay Shining 3D FreeScan Combo để thu được dữ liệu đầy đủ.
• Đảm bảo quét đủ mọi góc: Thiếu dữ liệu ở các vùng khuất sẽ khiến mô hình xuất hiện lỗ hổng và ảnh hưởng đến quá trình gia công.
• Xử lý dữ liệu chuyên nghiệp: Mesh cần được làm sạch, tối ưu và kiểm tra kỹ trước khi chuyển sang CAD hoặc CAM.
• Thực hiện thiết kế ngược khi cần: Với các dự án yêu cầu chỉnh sửa thiết kế hoặc gia công trên hệ thống CAD/CAM chuyên nghiệp, việc chuyển dữ liệu Scan thành mô hình CAD sẽ mang lại hiệu quả cao hơn.
• Lựa chọn đơn vị có kinh nghiệm: Đơn vị Scan cần hiểu yêu cầu của gia công CNC để xuất đúng định dạng file và tối ưu dữ liệu ngay từ đầu.

Tại 3D PRO, quy trình tạo mẫu 3D được thực hiện bằng các hệ thống scan 3D công nghiệp có độ chính xác cao, kết hợp cùng đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm về scan 3D, thiết kế ngược và CAD/CAM. 

Dữ liệu sau khi xử lý có thể bàn giao dưới nhiều định dạng như STL, sẵn sàng phục vụ gia công CNC, chế tác tượng, mỹ nghệ, nội thất và phục dựng di sản. Nhờ đó, doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể thời gian thiết kế, nâng cao độ chính xác và rút ngắn thời gian đưa sản phẩm vào sản xuất.

>>> Tư vấn dịch vụ scan 3D miễn phí, nhận ưu đãi ngay!