Как устроен обратный инжиниринг, или как современные технологии ускоряют производство автомобильных запчастей

В последние несколько лет все большую популярность набирает обратный инжиниринг. Это направление исследований и разработок предполагает изучение уже существующих образцов и подготовку документации для последующего производства аналогов или их производных. Почему аналогов, а не точных копий? Зачастую в результате появляется усовершенствованная версия продукта, в которой ряд характеристик может получить улучшение.

В советское время метод обратного инжиниринга использовался при разработке и запуске отечественных автомобилей. Например, трофейные модели Opel Kadett послужили исследуемой базой для выпуска послевоенного автомобиля «Москвич 400». В современной России в условиях санкций обратный инжиниринг стал одним из ключевых направлений в разработке самых разных продуктов и комплектующих — от станков и приборостроения до автозапчастей.

Как это происходит на практике, разберемся сегодня, побывав в гостях в RnD-центре компании MARSHALL. Продукция международного бренда представлена в России почти 20 лет. В этом году в Санкт-Петербурге открылся собственный Центр разработок, чтобы обеспечить более гибкий подход к ассортименту автозапчастей, поставляемых компанией на российский рынок.

Как выбираются детали для реверс-инжиниринга

Чаще всего заявки на исследование конкретных автомобильных запчастей поступают от категорийных менеджеров, работающих в компании. Другой устойчивый канал обращений — клиенты MARSHALL, сервисные центры, сталкивающиеся во время эксплуатации с необходимостью ремонта. Если у потребителей нет выбора в плане запчастей для каких-то марок, они вынуждены покупать дорогостоящие компоненты. Появление аналогов производства MARSHALL позволяет снизить стоимость деталей на 30-40%.

«Новый Центр разработок и команда инженеров-конструкторов позволит нам быстрее и эффективнее обрабатывать запросы наших клиентов и оперативно выпускать на рынок необходимые артикулы», — отмечает Вячеслав Жуков, руководитель отдела качества. «Мы наблюдаем высокий спрос, и только на ближайшее время уже сформирована очередь из порядка 200 продуктов, имеющих потенциал производства».

Основные этапы

Первый этап работы с деталями в Центре исследований и разработок MARSHALL — это сверхточное 3D-сканирование на компактном метрологическом 3D-сканере ScanLine Combo. Это промышленное оборудование позволяет создать 3D-модель с точностью до 0,02 мм. Сканер задействует два различных источника света: синий лазер и инфракрасный VCSEL (поверхностноизлучающий лазер с вертикальным резонатором). В зависимости от типа исследуемой детали, могут использоваться режимы с одним или несколькими лучами, а скорость сбора данных составляет 3 600 000 точек в секунду.

Следующий шаг — создание конструкторской документации (КД), для этого в Центре трудятся три инженера-конструктора.

Далее в процесс вступает инженер-лаборант. Его задача лежит в области материаловедения: необходимо точно распознать сплав, из которого произведена нужная деталь. Для этого используется профессиональный эмиссионный спектрометр с газообразным аргоном высокой чистоты. Он работает на основе метода эмиссионного спектрального анализа, при котором образец подвергается искровому разряду, а затем его спектр разлагается на составляющие и регистрируется. Анализ основан на том, что атомы каждого элемента излучают свет с уникальной длиной волны. Интенсивность каждой спектральной линии коррелирует с массовой долей элемента в пробе.

Отсканированная деталь поступает в полное распоряжение инженера-лаборанта, он в буквальном смысле «отпиливает» фрагмент запчасти для последующего использования в спектрометре.

Ему необходимо подготовить образец и обеспечить идеально ровную и чистую поверхность, для чего используются углошлифовальная машина и точильный станок.

В спектрометре используется аргон — инертный газ, не вступающий в реакцию с образцом, благодаря чему можно точно измерять процентное содержание химических элементов. При этом даже такое высокоточное оборудование может иметь погрешность, поэтому инженер-лаборант проводит серию тестов с анализируемым образцом.

Кроме состава необходимо также определить и другие параметры материала, в частности — прочность детали, для измерения этого показателя используется стационарный универсальный измеритель твердости. Он предназначен для анализа различных материалов (сталей, чугуна, цветных металлов, мягких сплавов и пр.) по шкалам Бринелля, Роквелла, Виккерса.

В результате выявляется максимально точное описание материала и сверхточная 3D-модель. Все вместе это необходимо для следующего шага в обратном инжиниринге — оценки перспектив производства.

Как обеспечивается точность

Профессиональное промышленное оборудование, использующееся в Центре исследований и разработок MARSHALL, прошло полную сертификацию и зарегистрировано в Государственном реестре СИ (средств измерений).

«Хотя нашей компании уже почти 20 лет, к открытию собственного RnD-центра в России мы подошли только сейчас. Для нас принципиален выверенный подход», — рассказал Вячеслав Жуков. «Наш девиз — «Важна каждая деталь» — это не просто рекламный слоган, это наш подход ко всем процессам и к обратному инжинирингу в частности. Нам важно было убедиться, что всё используемое в Центре оборудование закроет широкий спектр исследуемых товарных групп и будет выполнять свою функцию на все 100%».

Сейчас проект уже воплотился в реальность, и к моменту публикации этой статьи первые детали, разработанные методом обратного инжиниринга, уже ушли в производство.

Быстрее и эффективнее

«Если говорить, например, о тормозных барабанах, то процесс от закупки тестового образца до финала всех испытаний и подготовки готового чертежа и анализа материала, занимает около 10 рабочих дней», — рассказывает Вячеслав Жуков. «Раньше мы были вынуждены обращаться в лаборатории наших поставщиков или посылать запросы в другие российские конструкторские бюро».

По его словам, этот процесс занимал несколько недель, а то и месяцев. Открытие собственного Центра исследований и разработок позволило сократить не только сроки разработки и запуска в производство новых артикулов, но и обеспечить более конкурентную стоимость итоговой детали.

Планы и дальнейшее развитие

Очередь из деталей для обратного инжиниринга свидетельствует о высокой загрузке Центра, однако инженеры, работающие здесь, уже думают о дальнейшем развитии. В будущем планируется расширение испытаний за счёт приобретения разрывной машины и климатических камер. В них можно охлаждать детали до -50 °C и проводить серию тестов при экстремальных температурах, свойственных нашей стране.

Также в планах команды MARSHALL приобретение камеры солевого тумана, имитирующей агрессивную среду российских дорог, где детали испытывают дополнительную нагрузку в виде температурных скачков и агрессивных реагентов.

«Сейчас наши мощности позволяют проводить реверс-инжиниринг для 40-60 деталей в месяц. В основном, это диски, барабаны, рессоры, односоставные запчасти, выполненные из цельного материала», — рассказывает Вячеслав Жуков. «Но уже к новому году мы планируем увеличить темпы разработки в 1,5 раза, тогда же в продажу поступят и первые готовые продукты, произведенные по нашим чертежам».

Ожидается, что ускорение процесса обратного инжиниринга и дальнейшего производства дефицитных запчастей существенно улучшит ситуацию с доступностью деталей как для китайских авто, так и для европейских и японских машин.