産業用途で本当に使える3Dスキャンとは？ リバースエンジニアリングの勘所：リバースエンジニアリングの今を考える【前編】（2/2 ページ）
3Dスキャナーの普及によって、現物を容易にデータ化できる時代になった。しかし、産業用途で本当に使えるリバースエンジニアリングを実現するには、単なるスキャン技術だけでなく、設計意図を読み解く知識と経験が欠かせない。本特集では前後編の2回にわたり、リバースエンジニアリングの基礎から実務までを解説する。前編となる今回は、主要な3Dスキャナーの特徴と選定ポイント、そして現場で直面する課題について整理する。
4．技術選定のポイント：青色レーザーとハンディーの進化
現在、リバースエンジニアリングの現場で最も汎用（はんよう）性が高いのは、「非接触式の青色レーザー」です。
かつて主流だった赤色レーザーに比べ、青色レーザーは波長が短いため、金属の光沢面でも光が散乱しにくいという特徴があります。そのため、これまで苦手とされていた「加工直後の金属部品」でも、反射防止用のスプレーを使わずに測定できるケースが増えています。
また、手に持って計測できる「ハンディータイプ」の進化も著しく、据え置き型に匹敵する精度を持ちながら、大型構造物の周囲に回り込んでスキャンできる機動力によって、設計現場のスピードアップに貢献しています。
一方、形状が複雑で、「内部がどうなっているのか分からない」という課題に対しては、「X線CT」が唯一無二の解決策となります。外側からは見えないリブ構造や、中空部分の肉厚などを非破壊で正確に把握できるため、高度な解析を必要とするリバースエンジニアリングには欠かせない存在となっています。
どの方式を選ぶ場合でも、共通していえるのは「スキャナーは魔法のつえではない」ということです。
最近では、スマートフォンで利用できるものや、数万円から導入可能な低価格モデル、「誰でも簡単にデータ化できる」とうたう製品も増えています。しかし、産業用途となれば話は別です。安価なデバイスでは、ノイズの混入や寸法の歪み、エッジのダレなどが避けられず、設計データとして使い物にならないケースも少なくありません。
また、高価な機種であっても、それぞれ向き不向きがあるので、導入時には用途を見極めた慎重な選定が必要になります。ちなみに、当社でも目的に応じて3種類のスキャナーを使い分けています。
対象物の材質や要求される精度、そして最終的なデータの用途に合わせて、「最適な機材と手法」を見極めることが重要です。この機材選定の目利きこそが、技術者の腕の見せ所であり、リバースエンジニアリングの成否を分けるポイントだといえるでしょう。
5．スキャンは簡単にできるのか？
「3Dスキャナーを導入すれば、誰でもすぐにリバースエンジニアリングができる」と思われがちですが、現実はそれほど単純ではありません。
例えば、Bambu Labのような3Dプリンタ周辺の技術革新や、スマートフォンのLiDAR（Light Detection and Ranging、ライダー）機能などによって、3Dデータの「取得」自体のハードルは下がっています。しかし、産業レベルで通用する「使えるデータ」にするには、以下のような高い壁を乗り越えなければなりません。
1．ノイズと欠損の処理：
ワークの反射や影の影響によって、必ずノイズ（不要なデータ）が発生します。これを見極めて除去するスキルが必要です。
2．点群からメッシュへ：
スキャン直後のデータは、「点の集まり（点群）」の状態です。これを三角形の面（ポリゴン）で構成されるメッシュデータへ変換し、穴埋めやスムージングなどの処理を行う必要があります。
3．設計意図の解釈：
これが最も重要です。スキャンデータは、あくまで「現在の形状」を取り込んだものにすぎません。摩耗や歪みなどもそのまま反映されます。そのため、それらを補正し、本来あるべき「設計値」を推測してCAD化するには、機械設計に関する深い知識が不可欠です。
つまり、リバースエンジニアリングは、目の前の現物を単純にデータ化すればよいというものではありません。設計の背景まで考慮したデータ作成を行うことが重要なのです。デジタル化が進む今だからこそ、現場で培われた「泥臭い経験」に基づく知識が、最終的な製品品質を左右するといえるでしょう。
次回お届けする【後編】では、スキャン後の「データ処理」について解説します。ポリゴンデータをどのように編集可能なCADデータへ変換していくのか、そして、その過程で求められる「設計者の判断」について詳しく触れていきます。お楽しみに！ （【後編】へ続く）
著者プロフィール：
落合 孝明（おちあい たかあき）
1973年生まれ。株式会社モールドテック 代表取締役（2代目）。『作りたい』を『作れる』にする設計屋としてデザインと設計を軸に、アイデアや現品に基づくデータ製作から製造手配まで、製品開発全体のディレクションを行っている。文房具好きが高じて立ち上げた町工場参加型プロダクトブランド『factionery』では「第27回 日本文具大賞 機能部門 優秀賞」を受賞している。
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
関連記事
3Dスキャナーの活用とデジタルエンジニアの育成
連載第7回は「3Dスキャナー」を題材に、形状品質の検査（CAT：Computer Aided Testing）やリバースエンジニアリング（RE：Reverse Engineering）での活用とそのポイント、そして3Dスキャナーを適切に使いこなせるデジタルエンジニア育成の重要性について説く。
3Dスキャナーを活用したサステナブルなモノづくりとは
地球環境に配慮したモノづくりの実践はあらゆる企業に課せられた重要なテーマの1つだ。本連載では、サステナブル設計の実現に欠かせないデジタルモノづくりにフォーカスし、活用の方向性や必要な考え方などについて伝授する。連載第5回のテーマは、サステナブルなモノづくりと3Dスキャナー活用の関係性についてだ。
設計力を高める！ 3Dスキャナーを活用したリバースエンジニアリングによるDX
3Dプリンタや3Dスキャナー、3D CADやCGツールなど、より手軽に安価に利用できるようになってきたデジタルファブリケーション技術に着目し、本格的な設計業務の中で、これらをどのように活用すべきかを提示する連載。第12回は、3Dスキャナーの代表的な活用方法の1つである「リバースエンジニアリング」について解説する。
そのままでは使えない!? 3Dスキャン後に必要となるデータ処理
3Dプリンタや3Dスキャナー、3D CADやCGツールなど、より手軽に安価に利用できるようになってきたデジタルファブリケーション技術に着目し、本格的な設計業務の中で、これらをどのように活用すべきかを提示する連載。第10回は、3Dスキャン後に必要となる基本的なデータ処理作業について詳しく解説する。
いまさら聞けない 3Dスキャナーの選定基準
3Dプリンタや3Dスキャナー、3D CADやCGツールなど、より手軽に安価に利用できるようになってきたデジタルファブリケーション技術に着目し、本格的な設計業務の中で、これらをどのように活用すべきかを提示する連載。第9回は、その特徴や方式の違いなどに触れながら、3Dスキャナーの選定基準について詳しく解説する。
3Dスキャナー活用で設計力の向上、設計者の“働き方改革”を実現する
3Dプリンタや3Dスキャナー、3D CADやCGツールなど、より手軽に安価に利用できるようになってきたデジタルファブリケーション技術に着目し、本格的な設計業務の中で、これらをどのように活用すべきかを提示する連載。第8回は、設計力／現場力の向上や設計者の働き方改革の実現に向けた“3Dスキャナー活用”について詳しく解説する。