Reverse engineering cilindro 2T

Buongiorno a tutti i membri, sono uno studente d'ingegneria meccanica e ho aperto il mio primo topic qui per chiedere qualche consiglio su un progetto che nacque quasi per gioco ma col tempo mi sono deciso di voler raggiungere questo ambizioso (per me) obiettivo. Sto cercando di fare reverse engineering di questo cilindro (il glorioso cilindro dell'Aprilia RSA 125 GP) per poi ridisegnarlo come cilindro 50 cc, ma avendo soltanto poca esperienza da ex studente di I.T.I. meccanica spesso incontro non pochi problemi nel proseguire. Ho avuto la fortuna di trovare una scansione abbastanza buona di questo componente in formato STL. Come software ho optato per Fusion 360 per 2 motivi: 1) perché avendo la licenza didattica mi è possibile utilizzarlo integralmente ancora per un po' 2) è l'unico software a mia disposizione che, per il momento, mi permette di lavorare con le mesh (ho sempre usato inventor a scuola ma per questi formati di file mi sembra non sia molto adatto), so che ce ne sono altri migliori per fare questi lavora ma per ora Fusion penso sia il migliore da usare e se mi sbaglio fatemelo notare.
Comunque la vera domanda per il momento è: sono arrivato a prendere le misure delle luci (scarico, travasi, booster) e ho operato facendo un cilindro nell'asse del mio componente di un diametro di 0,1 mm in più rispetto all'alesaggio che ho tassellato/meshato e poi con i comandi del software come unisci per intersezione, combinando poi le facce delle luci e separandole dal componente cilindro sono riuscito ad isolare le luci. Ora per ricavare le quote ho deciso di convertire da mesh a solido (ricavando delle superfici lavorabili) le luci e con dei piani proiettarci gli schizzi delle luci e con archi e linee ridisegnarle, solo che è un parto di punti visto che gli spigoli delle luci sono molto irregolari. Alché mi chiedo se fosse possibile rendere più snella la procedura mantenendo un po' di precisione per ridisegnare le luci. Vi allego delle foto per vedere dove mi trovo e facilitarvi la comprensione perché mi rendo conto di non avere i termini di un bravo disegnatore. Sono aperto a qualsiasi critica costruttiva senza scrupoli perché per me è anche un'occasione per accrescere la mia poca esperienza con la modellazione solida.

Buongiorno Lorenzo. Non posso dire niente sul software che stai utilizzando, posso però esprimermi sul metodo.
Per prima cosa sono meravigliato del fatto che tu abbia trovato una scansione del cilindro completo di luci, dato che generalmente è impossibile arrivare a scansionare zone "in ombra". Le uniche tecnologie per farlo che mi vengono in mente sono la tomografia o la scansione intraorale dei dentisti.
Ti direi di aumentare quel 0.1 per rilevare le intersezioni delle luci, dato che gli spigoli molto probabilmente un pò arrotondati lo sono. Poi non mi intestardirei a seguire pedissequamente i contorni rilevati ma lo farei un pò "a occhio" cercando di risalire alla forma che probabilmente è stata pensata in origine.
Se cerchi poi un metodo radicalmente alternativo, potresti cercare di rimodellare le superfici interne dei condotti con delle nurbs. I contorni delle luci deriverebbero da come i condotti intersecano il cilindro.
Buon lavoro!

Alternativa.... Chiedere a un demolitore o un meccanico se ha buono o no....un motore da copiare con calibro e matita.

LaboratorioDieci ha detto:

Buongiorno Lorenzo. Non posso dire niente sul software che stai utilizzando, posso però esprimermi sul metodo.
Per prima cosa sono meravigliato del fatto che tu abbia trovato una scansione del cilindro completo di luci, dato che generalmente è impossibile arrivare a scansionare zone "in ombra". Le uniche tecnologie per farlo che mi vengono in mente sono la tomografia o la scansione intraorale dei dentisti.
Ti direi di aumentare quel 0.1 per rilevare le intersezioni delle luci, dato che gli spigoli molto probabilmente un pò arrotondati lo sono. Poi non mi intestardirei a seguire pedissequamente i contorni rilevati ma lo farei un pò "a occhio" cercando di risalire alla forma che probabilmente è stata pensata in origine.
Se cerchi poi un metodo radicalmente alternativo, potresti cercare di rimodellare le superfici interne dei condotti con delle nurbs. I contorni delle luci deriverebbero da come i condotti intersecano il cilindro.
Buon lavoro!

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@LaboratorioDieci Anzitutto la ringrazio della sua tempestiva risposta e voglio risponderle in ordine:
1) anch'io mi stupii quando la trovai (non è stato facile reperirla ma ho avuto fortuna) per la generosità della scansione poiché un cilindro di un motore a 2t, specialmente quelli sofisticati come questo, non hanno semplici geometrie interne, però non nascondo che in alcuni punti si trovino alcune imperfezioni ma niente di che; non è il caso di lamentarsi anzi.
2) Ad aumentare di qualche decimo il "cilindro utensile" per ricavare intersezioni più accurate c'avevo provato, ma avendo condotti di travaso e scarico costituiti da molteplici raccordi, smussi e molte variazioni di sezione, aumentare quel valore va a falsare un po' le misure effettive delle luci che poi si rivolgono in canna perciò preferivo tenere quel valore basso per ottenere un buon livello di approssimazione (so di essere leggermente fissato ma quelle quote sono frutto di anni e anni di ricerche da parte fi nomi importanti del settore e anche se il livello di tolleranza della scansione non è bassissimo vorrei alterare il meno possibile le misurazioni però sono consapevole di dover approssimare spesso come lei ha detto).
3) Mi devo scusare con lei ma non ho ben compreso il metodo alternativo che mi ha proposto, cosa sono i nurbs? Dovrei avere ad esempio i "pieni" dei condotti? Perché se così fosse ho il vantaggio di disporre anche dei positivi dei condotti, sempre in formato STL però.
Riallego qualche immagine

meccanicamg ha detto:

Alternativa.... Chiedere a un demolitore o un meccanico se ha buono o no....un motore da copiare con calibro e matita.

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Certamente per certi aspetti sarebbe più semplice anche se gli interni di questo particolare non si possono misurare sono con calibro e micrometro, oltretutto è pressoché impossibile trovarne uno. So di essermi imbattuto in una bella sfida ma porsi obiettivi ambiziosi, se una persona è determinata, può aiutare a crescere, fare esperienze ed imparare molto che potrà tornare anche utile per il futuro.

Lorenzo Dei Medici ha detto:

...cosa sono i nurbs? Dovrei avere ad esempio i "pieni" dei condotti? Perché se così fosse ho il vantaggio di disporre anche dei positivi dei condotti, sempre in formato STL però.

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Perdonami il tecnicismo. Per nurbs intendo delle superfici.
Spiegato in modo più semplice: le luci sono le aree in cui i condotti aprono il cilindro. Della forma delle luci cosa te ne fai? Da quelle inizi a modellare con estrusioni, raccordi e quant'altro i condotti? Non sono poi dei gran riferimenti. Ti propongo invece di fare il reverse engineering dei condotti e poi con questi tagliare il cilindro.

meccanicamg ha detto:

Alternativa.... Chiedere a un demolitore o un meccanico se ha buono o no....un motore da copiare con calibro e matita.

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Riusciresti a riprodurre quel componente identico con calibro e matita?

LaboratorioDieci ha detto:

Buongiorno Lorenzo. Non posso dire niente sul software che stai utilizzando, posso però esprimermi sul metodo.
Per prima cosa sono meravigliato del fatto che tu abbia trovato una scansione del cilindro completo di luci, dato che generalmente è impossibile arrivare a scansionare zone "in ombra". Le uniche tecnologie per farlo che mi vengono in mente sono la tomografia o la scansione intraorale dei dentisti.
Ti direi di aumentare quel 0.1 per rilevare le intersezioni delle luci, dato che gli spigoli molto probabilmente un pò arrotondati lo sono. Poi non mi intestardirei a seguire pedissequamente i contorni rilevati ma lo farei un pò "a occhio" cercando di risalire alla forma che probabilmente è stata pensata in origine.
Se cerchi poi un metodo radicalmente alternativo, potresti cercare di rimodellare le superfici interne dei condotti con delle nurbs. I contorni delle luci deriverebbero da come i condotti intersecano il cilindro.
Buon lavoro!

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In questo periodo mi sto documentando sul tema ed ho visto che esiste una specie di resina gelatinosa che va fusa, colata all'interno delle cavità come quelle di un cilindro, lasciata solidificare, estratta e scansionata. Esce dalla sede di cui ha preso la forma perché è molto elastica. Bisogna prestare attenzione alla flessibilità della resina formata ed estratta, perché potrebbe flettere invalidando la geometrica della scansione. In questo modo si scansiona un volume all'esterno e cosa non da poco, la resina si può rifondere e riutilizzare parecchie volte.

re_solidworks ha detto:

Riusciresti a riprodurre quel componente identico con calibro e matita?

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Per iniziare modellerei tutta la parte esterna e il foro di alesaggio, nonché tutto quello che c'è esternamente.
Adesso è comoda avere le scansioni 3d ma non si è più capaci di fare un calco di cera per ricavare i travasi.
Tagliare le sezioni fisicamente e riprodurle.
Tutto bello, tutto veloce, tutto computerizzato ma perdiamo il contatto con la realtà, con le difficoltà pratiche.
Sono modi di lavorare diversi.
Uno studente nella sua età formativa deve apprendere le basi e le tecniche di base.
Nel campo di lavoro, per esigenze di tempistiche occorre usare le costose scansioni 3D, radiografie o termografie.
Se si fa il contrario si ha appunto il problema che non si riesce a visualizzare un travaso perché impreciso nella scansione...ma non si comprende perché è così.

meccanicamg ha detto:

Per iniziare modellerei tutta la parte esterna e il foro di alesaggio, nonché tutto quello che c'è esternamente.
Adesso è comoda avere le scansioni 3d ma non si è più capaci di fare un calco di cera per ricavare i travasi.
Tagliare le sezioni fisicamente e riprodurle.
Tutto bello, tutto veloce, tutto computerizzato ma perdiamo il contatto con la realtà, con le difficoltà pratiche.
Sono modi di lavorare diversi.
Uno studente nella sua età formativa deve apprendere le basi e le tecniche di base.
Nel campo di lavoro, per esigenze di tempistiche occorre usare le costose scansioni 3D, radiografie o termografie.
Se si fa il contrario si ha appunto il problema che non si riesce a visualizzare un travaso perché impreciso nella scansione...ma non si comprende perché è così.

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Mi permetto di aggiungere anche il fatto che @Lorenzo Dei Medici vorrebbe "scalare" il cilindro 125cc in 50cc per cui se non si ha un disegno il più possibile parametrico con tanto di rilevi e quotature con cognizione di causa la vedo dura riuscire a proporzionare il tutto.

re_solidworks ha detto:

In questo periodo mi sto documentando sul tema ed ho visto che esiste una specie di resina gelatinosa che va fusa, colata all'interno delle cavità come quelle di un cilindro, lasciata solidificare, estratta e scansionata. Esce dalla sede di cui ha preso la forma perché è molto elastica. Bisogna prestare attenzione alla flessibilità della resina formata ed estratta, perché potrebbe flettere invalidando la geometrica della scansione. In questo modo si scansiona un volume all'esterno e cosa non da poco, la resina si può rifondere e riutilizzare parecchie volte.

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Molto interessante! Onestamente in questo caso mi è poi venuto il dubbio che non abbiano scansionato il cilindro finito ma i modelli per fonderia. Però un materiale elastico riciclabile per il calco è tanta roba!!

LaboratorioDieci ha detto:

Perdonami il tecnicismo. Per nurbs intendo delle superfici.
Spiegato in modo più semplice: le luci sono le aree in cui i condotti aprono il cilindro. Della forma delle luci cosa te ne fai? Da quelle inizi a modellare con estrusioni, raccordi e quant'altro i condotti? Non sono poi dei gran riferimenti. Ti propongo invece di fare il reverse engineering dei condotti e poi con questi tagliare il cilindro.

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Grazie dell'importante consiglio, io avevo pensato di disegnare la parte terminale di travasi e scarico (le luci) e la base dei travasi sul piano del cilindro lato carter e poi unire gli schizzi con i loft ma devo dire che la soluzione che mi hai proposto è molto interessante e anche se sembra più complesso voglio sicuramente provarci.

re_solidworks ha detto:

In questo periodo mi sto documentando sul tema ed ho visto che esiste una specie di resina gelatinosa che va fusa, colata all'interno delle cavità come quelle di un cilindro, lasciata solidificare, estratta e scansionata. Esce dalla sede di cui ha preso la forma perché è molto elastica. Bisogna prestare attenzione alla flessibilità della resina formata ed estratta, perché potrebbe flettere invalidando la geometrica della scansione. In questo modo si scansiona un volume all'esterno e cosa non da poco, la resina si può rifondere e riutilizzare parecchie volte.

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So di cosa stai parlando, si chiama Vinamold ed è un ottima resina rifondibile che ho già usato per prendere calchi da altri cilindri. Sarebbe comodo poterla usare anche stavolta ma purtroppo questo cilindro non si trova o se dovesse capitare di trovarlo costerebbe qualche migliaio di € che volevo riservare ad un'ipotetica realizzazione.

meccanicamg ha detto:

Per iniziare modellerei tutta la parte esterna e il foro di alesaggio, nonché tutto quello che c'è esternamente.
Adesso è comoda avere le scansioni 3d ma non si è più capaci di fare un calco di cera per ricavare i travasi.
Tagliare le sezioni fisicamente e riprodurle.
Tutto bello, tutto veloce, tutto computerizzato ma perdiamo il contatto con la realtà, con le difficoltà pratiche.
Sono modi di lavorare diversi.
Uno studente nella sua età formativa deve apprendere le basi e le tecniche di base.
Nel campo di lavoro, per esigenze di tempistiche occorre usare le costose scansioni 3D, radiografie o termografie.
Se si fa il contrario si ha appunto il problema che non si riesce a visualizzare un travaso perché impreciso nella scansione...ma non si comprende perché è così.

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Sì, la tecnologia ha portato molta comodità, ma soprattutto precisione nelle realizzazioni. Lasciando un attimo da parte l'indisponibilità di un pezzo fisico da rilevare... Io resto dell'idea che con strumenti di misura "primordiali" una modellazione precisa di questo oggetto non si riesce a fare. Si riuscirà ad andarci abbastanza vicini con tempi biblici e come si faceva ai tempi dei calchi e dei rilievi manuali, era più quello che si aggiustava in officina di quello che si faceva corretto al tecnigrafo.

re_solidworks ha detto:

Sì, la tecnologia ha portato molta comodità, ma soprattutto precisione nelle realizzazioni. Lasciando un attimo da parte l'indisponibilità di un pezzo fisico da rilevare... Io resto dell'idea che con strumenti di misura "primordiali" una modellazione precisa di questo oggetto non si riesce a fare. Si riuscirà ad andarci abbastanza vicini con tempi biblici e come si faceva ai tempi dei calchi e dei rilievi manuali, era più quello che si aggiustava in officina di quello che si faceva corretto al tecnigrafo.

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Secondo me va bene nel lavoro ma non per uno studente che deve iniziare a capire cosa sia un calibro, come si legge e a cosa serve.

A maggior ragione che vuole fare un "scala con fattore X per ottenere il motore di 50cc", come se la cosa fosse così scontata.
E ci preoccupiamo che ha sbagliato a prendere le misure di un travaso...di qualche decimo di mm o anche piu?
A mio avviso è come andare ad arare i campi con una macchina da corsa.
Mezzi non corrispondenti agli obiettivi da raggiungere e soprattutto obiettivi puramente geometrici senza riscontro fisico e forse contro la fisica.
Però ognuno faccia le sue esperienze.

meccanicamg ha detto:

Secondo me va bene nel lavoro ma non per uno studente che deve iniziare a capire cosa sia un calibro, come si legge e a cosa serve.

A maggior ragione che vuole fare un "scala con fattore X per ottenere il motore di 50cc", come se la cosa fosse così scontata.
E ci preoccupiamo che ha sbagliato a prendere le misure di un travaso...di qualche decimo di mm o anche piu?
A mio avviso è come andare ad arare i campi con una macchina da corsa.
Mezzi non corrispondenti agli obiettivi da raggiungere e soprattutto obiettivi puramente geometrici senza riscontro fisico e forse contro la fisica.
Però ognuno faccia le sue esperienze.

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Sono d'accordo anche con te, perché agli occhi degli altri può sembrare un'impresa titanica per uno studente e priva di fondamento ma volevo informarti che non ho bisogno di imparare ad usare un calibro visto che iniziai ad usarli 5 anni fa e non sono un ex studente dello scientifico come molti dei miei colleghi che non sanno cos'è il metodo del primo diedro giusto per citarne uno. Fatto sta che sto cercando di documentarmi il più possibile sulla modellazione solida non basilare come facevo fino all'anno scorso e mi sono rivolto a questo proprio per la molteplicità di esperti nel settore nella speranza di ottenere ottimi confronti con la principale finalità di accrescere le mie conoscenze e portare avanti un progetto che è anche un balzo in avanti dal modificare lo scooter.
Per quanto riguarda la creazione del cilindro da 50 cc il modus operandi che avevo pensato sarebbe:
1) prendere il maggior numero di quote possibili da questo modello (che è un "design" provato, affermato che ha oltretutto garantito ad Aprilia un buon palmarès in classe 125) avendone appunto a disposizione una buona scansione;
2) per ridisegnare il cilindro in alesaggio 40 mm anziché 54 mm pensavo di calcolare i vari rapporti come ad esempio quello tra le aree delle sacche di travaso e delle luci in canna o la differenza delle varie aree tra primari e secondari e ridefinire le quote in modo tale da mantenere quanto più invariati possibile questi numeri ma soprattutto tenendo le geometrie dei condotti molto simili per avere comunque le buone prestazioni in termini di lavaggio e rendimenti ad alti giri di cui l'originale vantava. Ovviamente tenendo conto delle fasature, degli ingombri ecc... che devono essere per forza di cose modificate affinché sia realizzabile effettivamente.

Bene, se hai una base tecnica operativa pregressa e già un buon passo avanti.

La portata dei travasi è relazionata alla massa e inerzia della meccanica che deve ruotare sull'asse motore.

La massa di contrappeso dell'albero a gomiti non è la stessa e non è detto che la taglia da 50cc segua gli stessi travasi.

Io ho esperienza con gruppi termici piaggio.

Partendo dal cilindro da 50cc della vespa originale (stiamo parlando di PK50S e similari, non i plasticoni dei giorni nostri) hanno i travasi che sono piccoli e alla base hanno un grande smusso a 45°.
Parlando per esempio di Polini, fa i gruppi termici da 75, 90, 105 e 115cc da montare sullo stesso manco motore originale.
I travasi sui 5 gruppi termici non si assomigliano per nulla. I lavaggi dei pistoni sono diversi, tant'è che il 75cc grippa facilmente mentre il 90cc va abbastanza bene e il 105 è un orologio svizzero ben detersi e con un buon scarico ovale (che a me piace far scaricare di più portandolo rettangolare).

Il 115 non l'ho provato di persona e quindi non ho esperienza diretta.
Se confronti anche la linea originale, 125cc 150cc 200cc hanno una impostazione di aspirazione molto differente rispetto al 50cc, con il carburatore praticamente a ridosso del motore e non c'è più il condotto lungo una spanna e mezza (collettore di aspirazione).
Alcuni pistoni hanno una finestra sul fianco per fare il lavaggio ma non sono un gran che, mentre lavorano meglio i travasi multipli.
I pistoni con alleggerimento in zona spinotto (sull'esterno) aiutano a trascinare i vapori di miscela fresca e aiutano a lavare la camicia.

Raccordi di base aiutano o peggiorano il convogliamento dei gas.
Le esigenze dei travasi sono molteplici e "scalarle" non può essere per forza una soluzione realistica ma solo un esercizio di CAD.
Ogni costruttore ha dietro la sua storia e le sue prove e i suoi fallimenti, quindi non può essere una scelta esatta.
Sappi consapevolmente queste cose....qualunque modo tu voglia utilizzare per fare il progetto.

Poi salendo sulle elaborazioni ecco che spunta il gruppo termico da 130cc da montare sul banco del 50ino ma occorre cambiare la biella.
Ha doppia alimentazione: una sul collettore tradizionale alla base del blocco motore (carter) e una seconda direttamente sul corpo camicia del gruppo termico.

Il tup gruppo termico ne ha una sola grande come una casa, con adattatore a piastra dove collegare il carburatore.
Il tuo motore in versione 50cc ha la stessa configurazione di alimentazione?
Sembra un po' differente:

Collettore cilindrico di aspirazione, travasi differenti. Poi è anche vero che i travasi son diversi da costruttore a costruttore.
La portata del liquido di raffreddamento sicuramente non è uguale e anche le camere saranno differenti.
Questa è un po' la visione che ho su quello che realmente c'è sul mercato dei gruppi termici.

Hai qualche parametro certo per fare la scalatura?

Capisci ora i dubbi che abbiamo?

Poi che si possa fare un procedimento o esercizio col cad di definizione della geometria, di una sottrazione volumi travasi dal corpo cilindro e una scalatura non metto in dubbio.
Lo facciamo anche noi per costruire delle gomme sagomate, facendo lo stampo, il contro stampo e il pezzo finito. Sicuramente serve come tecnica di lavoro.
Un po' meno come lavoro realistico.

Io comprendo i tuoi dubbi ma è pur vero che gli esempi che mi hai portato sono lontani anni luce da quello che io sto trattando, una termica gp confrontata con i kit di potenziamento per motori piaggio smallframe, non sono nemmeno lo stesso campo da gioco. Quando uscivano quei gruppi termici lo standard era molto basso, la tecnologia era limitata e il fatto che avessero geometrie molto diverse non significa che per ogni cilindrata debbano corrispondere diagrammi diversi; poi all'epoca le elaborazioni erano molto empiriche. Visto che hai avuto l'accortezza di farmi molti esempi (e per questo ti ringrazio) provo a fartene uno io, prova a cercare le termiche che fa la LMR engines di Cuneo se le confronti con i cilindri che la TM produce per i kart KZ a marce ti accorgerai che anche solo le luci sono molto simili nelle diverse cilindrate e sono motori che si comportano assai bene. Con questo non voglio dire che un orientamento dei travasi o una forma particolare dello scarico siano l'ideale per tutti i cilindri ma nel 2t bisogna anche provare dopo aver studiato perché spesso quest'ultimi ti lasciano a bocca aperta. Comunque quello che sto facendo non è tutto per caso come credi e ci sono delle teorie alla base. Sono spinto da una forte passione per queste zanzare urlanti oltre alla meccanica.

Allora buon lavoro e se vuoi condividere qualche segreto siamo qui.
Qui di mi confermi che le inerzie del 125 e del 50cc sono in scala? Intendo quelle all'albero motore.