A digitális prototípus a kibocsátandó végtermék valódi digitális szimulációja, amelyen a termék kialakításának, funkcióinak és esztétikai megjelenésének virtuális optimalizálását és ellenőrzését hajthatjuk végre. Alkalmazásával a tervezési fázisban – a képernyőn – állítjuk elő az első prototípusokat, csökkentve ezzel a ténylegesen legyártandó, költséges fizikai prototípusok számát, és lerövidítve a termék piacra kerülési idejét.
A digitális prototípus előállítási folyamata során – a koncepció megszületésétől a terméktervezésen keresztül a gyártásig – minden érintett szakterület számára lehetővé válik a termék virtuális tervezése, kezelése, alakítása, módosítása, tesztelése és jóváhagyása. A gyártók a digitális prototípus használatával a valódi teljesítményeket jeleníthetik meg és szimulálhatják Az egységes adatbázis használata magasabb kommunikációs szintet biztosít, csökkenti a hibalehetőséget, kiküszöböli az esetleges adatvesztéseket. Vizsgáljuk meg tehát ennek a folyamatnak a főbb állomásait és nézzük meg, hogy a koncepció megszületésétől a gyártáson keresztül milyen eszközökkel segíti az Autodesk a digitális prototípus előállítását.

A független Aberdeen csoport felmérései is az Autodesk elképzelésének helyességét bizonyítják. Vizsgálataik szerint azok a cégek, amelyek szakterületükön a legjobbaknak számítanak, termékfejlesztéseiknél használják a digitális prototípusgyártás technikáját, és átlagosan feleannyi fizikai prototípust készítenek, valamint ezekre 48 százalékkal kevesebbet költenek, mint versenytársaik, ráadásul 58 nappal hamarabb piacra dobják termékeiket, amelyekben több innovációt sikerül megvalósítaniuk.

Formatervezés és megjelenítés

Autodesk AliasStudio – Koncepciótervezés A formatervezők körében egyre inkább népszerű Autodesk AliasStudio minden eddigi megoldásnál nagyobb szabadságot ad az ötletek megvalósítására a kezdeti vázlatoktól a 3D-s felületmodellekig. A projekt legelején az AliasStudio a formatervező számára a jegyzetfüzetet helyettesíti. A kezdeti rajzok, vázlatok, tervek könnyen elkészíthetők, rendszerezhetők és tárolhatók. A tervezés e szakaszában a könnyű kezelhetőség és a minél nagyobb szabadság biztosítása a legfontosabb, hogy a kreativitáson, az ötletelésen és ne a kezelésen legyen a fő hangsúly.

A kezdeti tervek közül kiválasztva azt a néhányat, amellyel komolyabban is foglalkozni szeretnénk, jöhet a felületmodellezés. Mivel a formatervező számára az alak sokkal fontosabb, mint a pontos méretek, így az AliasStudiót is ehhez az igényhez szabták. Nagyon könnyen módosítható, egyszerűen kezelhető eszközöket kínál a végleges formaterv létrehozásához. Ráadásul – mivel olvassa az Inventor-modelleket – arra is lehetőséget nyújt, hogy megfordítsuk az előző folyamatot, és a már meglévő Inventor-modell külső megjelenését tervezzük meg.

Autodesk ShowCase – Vizualizáció Az Autodesk ShowCase segíti a tervezőket abban, hogy elképzeléseiket, termékeiket, készülékeiket mások számára is látható módon megjelenítsék. A 3D-s renderelési tehnológiának és a könnyű kezelhetőségnek köszönhetően egyszerűen és gyorsan megvizsgálhatjuk termékünk megjelenését különböző színekben, megvilágításban és a legkülönfélébb környezetben.

Parametrikus gépészeti tervezés

Autodesk Inventor – Funkcionális tervezés A digitális prototípusgyártás alapját képező Autodesk Inventor mára a világon a legnagyobb darabszámban eladott 3D-s parametrikus gépészeti tervezőrendszer. Integrálása a digitális prototípusgyártás folyamatába elengedhetetlen, hiszen a még csak koncepció szinten létező elképzelések itt öltenek testet, ebben a környezetben tudjuk méretezni, vizsgálni és ellenőrizni termékünket. Az Inventor mára túllépett a 3D-tervezésen, és igyekszik az úgynevezett funkcionális tervezést megvalósítani. Mit is jelent ez?

A cél, hogy a tervezőnek ne a geometria létrehozásával kelljen töltenie ideje nagy részét, hanem az intuitív munka, az egyes problémák megoldása kerüljön előtérbe. Azaz például ne kelljen csapágyat modellezni, legyen lehetőség ezt a szabványos elemtárból kiválasztani, sőt méretezni a legfrissebb szabványos módszerek vagy az adott gyártó javaslatai alapján. Ugyanígy a fogaskerékhajtás tervezésekor se az evolvens fogak modellezése legyen a fő probléma, hanem a megadott paraméterek (tengelytáv, modul, áttétel stb.) alapján a rendszer generálja a modellt, nekünk a paramétereket, valamint a terhelőerőket, a peremfeltételeket kelljen csak meghatároznunk, az ellenőrző számításokat pedig ezek alapján szintén végezze el a program. Mindezeket és még sok minden mást nyújt számunkra az Autodesk Inventornak a gépiparban egyedülállóan funkciógazdag modulja, a Design Accelerator. Segítségével a funkcionális gépelemeket (tengely, csapágy, szíjhajtás, lánchajtás, fogaskerekek stb.) nem szükséges modelleznünk, hanem a 3D-s modell egyszerűen a paraméterek megadásával előáll, a terhelések megadásával pedig a méretezés is elvégezhető.

Ugyanígy hatalmas segítség az Inventor Frame Generator modulja, amely az acélszerkezetek tervezését teszi gyorsabbá és egyszerűbbé. Nekünk csak a vázat kell megrajzolnunk, a szabványos elemeket ezután a program helyezi el a mi utasításaink alapján, kapcsolatuk pedig néhány gombnyomással kialakítható.

"A cél, hogy ne a geometria létrehozásával kelljen tölteni az idő nagy részét, hanem az intuitív munka, az egyes problémák megoldása kerüljön előtérbe, illetve a gyors és rugalmas prototípus-előállítással csökkentsük a ténylegesen legyártandó, költséges fizikai prototípusok számát."

A mozgó berendezések, mechanizmusok tervezőinek hihetetlenül hasznos a dinamikus szimuláció, amelynek segítségével a virtuális modell mozgását, az ébredő reakcióerőket valós terhelések és peremfeltételek megadásával vizsgálhatjuk, és kiszűrhetjük a mechanikai zavarokat, a működésképtelen elképzeléseket – anélkül, hogy a szerkezetet a valóságban meg kellene építenünk.
A kritikus alkatrészek biztonsági tényezőjét, alakváltozását az Inventor Professional Ansys-alapú végeselemmoduljával ellenőrizhetjük, és lehetőségünk van könnyítéseket, vagy épp ellenkezőleg, megerősítéseket végezni a modellünkön. Mindezt még mindig fizikai prototípus nélkül.

A digitális prototípus azonban nemcsak a gépészeti megoldásokat foglalja magában, a mai világban szinte minden berendezésnek van valamilyen elektronikus komponense. Ezek beépítése a munkafolyamatba elengedhetetlen. Az Inventor kábeltervező modulja képes az elektromos kábelek bekötését, kábelkorbácsba rendezését, annak kiterítését elvégezni, és ezzel is csökkenti a szükséges prototípusok számát. Ráadásul együttműködik az olyan elektromos tervezőrendszerekkel, mint például az AutoCAD Electrical.

A partnerek bevonása

Design Rewiew – Adatmegosztás Az Autodesk DWF formátuma elengedhetetlen része a digitális prototípusgyártásnak. Segítségével látványosan, de mégis a tervezési adatok megőrzésével oszthatjuk meg terveinket partnereinkkel. A DWF tömörített formátum, azaz elektronikus úton is könnyen továbbítható, ugyanakkor teljes vizuális képet ad termékünkről. Ráadásként lehetőségünk van robbantott ábrát, animációt, sőt 2D-s rajzot is mellékelni a modellünkhöz. Ezen a megrendelő, a projektfelelős vagy akár a műhelyvezető bejelölheti a számára szükséges változtatásokat, amelyeket visszaküldve az Inventorban elvégezhetők a kívánt módosítások.

Látható tehát, hogy az Autodesk digitális prototípusmodellje valóban felöleli a termék megszületésének főbb lépéseit, és segít abban, hogy versenyképes, innovatív megoldásokkal lépjünk vásárlóink elé.

Németh László
[email protected]
www.cad-art.hu