Amper 2019
Google překladač: English Deutsch

Exkluzivní partner sekce

ORBIT
Bentley

GOPAS - CAD kurzy

Více kurzů

StreamTech.tv

streamtech tv-logo

Práce s importovanými daty jako cesta ke snížení konstrukčních nákladů

Autor článku: Russell Brook   

Tags: CAD | CAE | Data | Simulace

Import 3D 01V dnešní době je výjimkou, že je výrobek navržen v jednom CAD systému. Pro rychlý vstup na trh je nutné, aby byl vývojový proces co nejúčinnější, a často je outsourcován. Základem je sdílení informací s různými dodavateli, partnery a zákazníky. Pro malé firmy, které dodávají tyto profesionální služby jiným společnostem, je ještě důležitější požadavek na import dat, vytváření cenově efektivní modifikace a opravy.

Platí to zejména, když se jedná o opětovné použití konstrukčních návrhů pro výpočty a analýzy nebo strojní obrábění, frézování a soustružení. Každá strojírenská společnost opětovně používá návrhy, obzvlášť 3D modely. Umožňuje jí to použít již kompletní návrh a rychle změnit parametry na produkty další generace nebo je použít pro další zpracování. Zabrání se tím opakovaným pracím od začátku a duplikováním již vytvořeného.

Konstrukční modely se stovkami vzájemně spjatých charakteristických prvků je možné měnit jen velmi složitě a modely se nepřenesou bez problémů. To je dál komplikováno nedostatkem interoperability, což znamená, že je těžké editovat soubory bez multi-CAD prostředí. To je jak nákladné, tak to klade nároky na konstruktéry, kteří by měli umět pracovat s každým systémem.

Import 3D-InjectionMoldflowAnalysis

TOP-TECH - poskytuje profesionální služby jako je analýza vstřikování plastů do forem pro velké výrobce a má malou nebo nemá žádnou kontrolu nad CAD soubory, které dostane. Schopnost editovat, opravovat a zjednodušovat modely v jednom systému je základem pro poskytování nákladově efektivního inženýringu s ‘přidanou hodnotou’ svým zákazníkům. Obrázek je vlastnictvím TOP-TECH, Polsko.


Vznikl tak požadavek dát všechny tyto modely a informace dohromady do jednoho souboru bez ztráty nebo práce se znovuvytvářením. Všechny tyto faktory přispívají k potřebě pracovat efektivně s importovanými daty. Nové CAD technologie nabízí řešení, která umožňují společnostem lépe konstruovat, importovat data z jiných CAD systémů a adaptovat efektivně geometrii při zachování konstrukčního záměru.

Výzva

Jak bylo zmíněno, vývoj produktu je prováděn izolovaně. Mnoho strojírenských společností, hlavně malé, se specializuje na dodávky profesionálních služeb jiným společnostem, jako jsou výpočty metodou konečných prvků (MKP), konstrukce forem nebo vytváření programů pro obrábění (CAM).

Mnohé z těchto firem nemají finanční zdroje nebo zkušenosti s multisystémy, aby mohly efektivně pracovat v mnoha typech CAD systémů. Zároveň mají minimální kontrolu nad zdroji 3D dat, které jim jsou poskytovány, ale stále potřebují provádět změny v konstrukci. Také mohou potřebovat odstranit malé prvky a díry, které zpomalují výpočet analýz, ale nemají vliv na pevnost.

Protože všechny CAD systémy ukládají data různě, bez vlastnictví každého systému a bez znalostí pro jejich ovládání je složité provádět změny, pokud nemůžete přímo manipulovat s 3D geometrií. V zásadě potřebujete být nejen schopni importovat data do vašich existujících CAD aplikací, ale potřebujete být schopni také snadno modifikovat, opravovat a vytvářet změny. Většina systémů tuto část konstrukčního procesu neusnadňuje.

Samotný import 3D modelů není tedy problém, ale z důvodu ochrany know-how je naimportován mrtvý model bez stromu prvků, jsou často ztraceny rozměry a vlastnosti při převodu, a pak ztrácí tyto importované modely to, co nazýváme konstrukčním záměrem. Následně je pak velmi složité, ne-li nemožné, manipulovat modely pro úkoly, jako jsou úpravy, opravy nebo změna vlastností.

Výsledkem je, že nejdůležitější je rychle editovat geometrii bez stromu prvků v případě, kdy jsou vyžadovány změny.

Import3D BeforeRepair 03

Importování 3D modelů z jednoho CAD systému do jiného není vždy provedeno bezchybně. Inspektor geometrie u Solid Edge identifikuje chyby jako malé plochy, hroty a štěpiny na základě nastavených tolerancí. Synchronní technologie se používá pro provedení rychlé opravy před provedení další práce. Obrázek je vlastnictvím TOP-TECH, Polsko.


Ve skutečnosti, podle výzkumu konzultační společnosti Aberdeen, se skoro polovina (44 %) 3D uživatelů obává, zda bude schopna znovu použít existující data z předchozích konstrukčních návrhů, od dodavatelů nebo zákazníků, a většina společností prohlásila, že možnost pracovat s daty třetí strany je jednou z pěti nejdůležitějších výzev.

Importování historických dat

Explicitní modelování bez stromu historie

Modelování bez historie poskytuje funkčnost pro přidávání nebo odebírání materiálu na plochách pro vytváření změn, ale bez trvalé rozměrové kontroly jsou automatické změny konstrukce složité.

Protože v těchto systémech neexistuje koncepce prvků, změněním základních parametrů dojde k požadavku vymazání a novému vytvoření konstrukčních detailů.

Při absenci prvků tak jednoduché změny typu rozměry díry, změna úkosu a rozměry žeber vyžadují několikanásobnou editaci, která je nepohodlná a zabírá více času.

Podobně nedostatek návrhové automatizace způsobuje to, že je skoro nemožné řídit kontrolovanou změnu a bez automatizace návrhu není jeden rozměr (např. celková délka) řídícím parametrem druhého (šířky), takže je vyžadováno několikanásobné editování, aby se změnily oba.

Existuje několik způsobů importování dat z jiných CAD systémů, ale všechny mají svá omezení. Tím nechávají uživatele vybrat tu nejméně špatnou možnost pro jeho individuální účely. Nejlepší je možnost použít nativní soubory, ale není to možné, pokud nevlastníte několik CAD systémů.

Dalším způsobem je použití průmyslově standardních neutrálních formátů souborů, jako je DXF, STEP nebo IGES. To je nejlevnější a nejkompatibilnější způsob, jak přenášet data, ale bohužel není nejspolehlivější. Někdy chybí pohledy, povrchy, tělesa nebo jiné aspekty. Protože obsahují pouze geometrický tvar a grafiku (duté těleso), nemají atributy, jako jsou vlastnosti, rozměry a parametrické vazby, čímž je velmi složité vytvářet změny vůči originálnímu návrhu po převodu na neutrální formát.

Spolehlivější způsob pro sdílení dat je používání geometrie přímo z modelového jádra pomocí formátů Parasolid (X_T) nebo ACIS (SAT), avšak není to vždy možné, protože některé CAD systémy používají svá vlastní patentovaná jádra.

Mezi těmito extrémy leží oblast přímých převodů. Jak již jméno napovídá, ty převádí soubory z jednoho systému do druhého a jsou užitečné pro přenos dat mezi různými CAD systémy, ale stále jim chybí informace o charakteristických znacích.

Ostatní technologie, jako přímé editování nebo rozpoznávání znaků, jsou užitečné pro pomoc, jakmile je naimportována geometrie, ale neposkytují kompletní řešení.

Bez kontroly zdroje dat zabere modifikace originální geometrie hodně času. V průmyslu vzniká opravdu potřeba konstrukčních přístupů, které umí modifikovat data bez ohledu na to, odkud jsou.

Formáty souborů a technologie konstruování

Každý systém má různé způsoby ukládání dat, které popisují, jak 3D model vypadá a jak se chová. Tyto toky dat mohou ukládat informace, jako je vlastní geometrie (z jádra), vizuální zobrazení, rozměry, prvky, vazby, vlastnosti a mnoho dalších atributů přesto, že některé systémy mohou sdílet stejné jádro, ale způsob ukládání těchto datových toků je jiný. Obvykle je při převodu z jednoho systému do druhého zachována pouze geometrie, zobrazení a barvy. Takže se skončí u mrtvého modelu, který lze těžko volně editovat.

Modelování se stromem historie

Modely s historií poskytují nástroje, jako je přímé editování, dynamické editování a rozpoznávání prvků, čímž pomáhají modifikovat modely z jiných CAD systémů. Avšak tyto mají stále svá omezení, protože konstrukční záměr je ztracen, pokud není přesně opětovně vytvořen strom prvků, což je zvlášť nepraktické u těžkopádných nebo komplexních modelů.

Přímé editování může být užitečné pro modifikaci mrtvých modelů, např. přemístění děr nebo výřezů, mazání těchto detailů nebo přidávání materiálu k modelu nebo přidávání jednotlivých prvků. Komplexnější změny nebo záměr opětovného získání návrhu s 3D řídícími kótami je v nejlepším případě velmi složité. Obvykle je rychlejší a snazší díl znovu vymodelovat, pokud je nutné provést větší změny.

Dynamické editování umožňuje konstruktérům sledovat změny v reálném čase v CAD systémech založených na stromu historie, ale to funguje pouze s původními modely nebo s těmi, které mají strom prvků. Je velmi užitečné vidět vliv jakýchkoliv změn v okamžiku jejich provedení a přitom se strom prvků stále přepočítává na pozadí. Posunout díru zní jednoduše, ale prvek je závislý na pořadí vzniku, a tak jakékoliv změny prvku s parametrizačními vztahy vyžadují přepočítání. Tato technika je užitečná na docela jednoduchých součástkách na velmi rychlých počítačích, ale snadno se naleznou meze této technologie, když výkon hardwaru nedovoluje pracovat na komplexním modelu. I když existují limity pro použití pro importovaná data, rozpoznávání prvků nabízí určitou naději.

Rozpoznávání prvků přepracovává parametrický model z geometrie pocházející z jiných CAD systémů při převodu. Funguje pomocí identifikace klíčových oblastí geometrie a rozkládá je na jednotlivé prvky. Například se zvolí z celé geometrie část pro vytvoření základního prvku vyříznutí kapsy. Jedna z rovin těchto detailů se stává editovatelnou skicou, zatímco ostatní vlastnosti prvku, jako je hloubka, jsou zachyceny z modelu.

Tato technologie má své možnosti, ale vyžaduje hodně ruční spolupráce. Rozpoznání prvků se nemůže odlišit mezi dírou a kruhovým výřezem a nemusí vždy volit zamýšlenou geometrii pro základní prvek. Zatímco je možné přestavět parametrický model, který se snadněji edituje než mrtvý model, je těžké znovu vytvořit přesný konstrukční záměr z originálního modelu.


Existují také různé modelovací technologie. Systémy založené na historii se řídí rozměry a těží z výhody stromu prvků a parametrických vazeb. To umožňuje jeho vysokou automatizaci, ale tyto systémy vyžadují mnoho práce při plánování, aby se zabránilo neočekávaným výsledkům při provádění pozdějších změn. Provádění editování v souborech třetích stran je velmi složité.

Na druhou stranu modelovací systémy bez historie se mohou používat snadněji a jsou pružnější. Lépe vzájemně působí přímo na geometrii, ale neudržují dobře konstrukční záměr. Tyto modelovací systémy bez stromu historie umožňují uživatelům provádět změny přímo přidáváním a odebíráním materiálu na plochách, ale bez konstrukčních prvků postrádají konstrukční automatizaci. Tím jsou pozdější změny náročné na čas, protože je nutné vícenásobné editování.

Oba systémy modelování mají své místo. Systémy založené na stromu historie se hodí víc do výrobního prostředí, kde jsou vyžadovány přesné předvídatelné změny, zatímco přímé modelování se lépe hodí pro koncepční konstrukční práce, kdy je víc důležitý tvar než funkce.

To nejlepší z obou světů

Po identifikování mezí různých technik importů, převodů a slabých a silných stránek obou typů modelování, tj. se stromem historie a bez ní, je svatým grálem nalézt způsob, jak spojit silné stránky obou těchto konstrukčních metod.

Import3D AfterRepair 03

Synchronní technologie pracuje přímo s 3D geometrii, takže opravené modely nebo soubory, importované z jiných CAD systémů lze účinně editovat tak, jako by byly nativní soubory Solid Edge. Obrázek je vlastnictvím TOP-TECH, Polsko.


Kombinace poskytuje rychlost a flexibilitu modelovacích systémů bez historie s přesností a automatizací systémů se stromem historie. To umožňuje uživateli vytvářet konstrukce bez předplánování pomocí kót a charakteristických prvků, aby se vytvořily vysoce automatizované návrhy při získání akceschopnosti při editování.

Spojení výhod obou systémů znamená, že konstruktéři mohou přesně modifikovat geometrii pomocí přidávání či odebírání materiálu a rotování ploch nebo přidáním 3D řídících rozměrů pro zachování záměru konstrukčního návrhu bez ohledu na to, odkud data pochází. To se nazývá synchronní technologie.

Editování pomocí synchronní technologie je tak snadnější než se softwarem, který původní návrh vytvořil.

Závěr

Neexistuje nic jako jednotná konverze pro CAD soubory a 3D modely napříč různými aplikacemi různých dodavatelů nebo dokonce napříč verzemi platforem, a tak v reálném světe musejí konstruktéři pracovat s velkým množstvím modelů v mnoha formátech.

Současný CAD systém může být efektivní s nativními soubory, avšak vytváření modifikací pro jiné 3D formáty je oblast, kde výrobní společnosti nejvíc bojují s nedostatkem funkčnosti u jejich CAD systému a kde změny nebo integrace součástí v cizích CAD formátech do existujících návrhů jsou výzvou.

Synchronní technologie

Synchronní technologie zahrnuje to nejlepší z obou přístupů a umožňuje uživatelům zrychlit vytváření návrhů a provádět rychleji změny původních a importovaných modelů.

Import3D 05 ST 3D DrivingDims LiveRules

3D řídící kóty umožňují obnovit konstrukční záměr na 3D modelech s minimálním úsilím, zatímco ‘Živá pravidla odstraňují potřebu závislostí prvků pomocí přenosu geometrických podmínek jako je soustřednost, tečnost, kolineární a koplanární plochy. Výsledkem je bleskově rychlé editování do 3D modelů bez znalosti postupu práce původního konstruktéra. Obrázek je vlastnictvím TOP-TECH, Polsko.


S modely importovanými Synchronní technologií lze přímo manipulovat, 3D řídící kóty přidávají automatizaci návrhu a řídí konstrukční záměr. Chytré nástroje rozpoznávají podobnou geometrii a podmínky, což urychluje výběr geometrie, zatímco Živá pravidla zajišťují geometrické podmínky jako jsou udržování rovnoběžnosti, tečnosti a soustřednosti.


Zatímco existuje mnoho nástrojů pro import a převod, každý z nich má své nedostatky a je vyžadováno časté přemodelování součásti. To znamená ztrátu času, peněz a zdrojů. Jak modelování s historií, tak bez historie poskytuje určitou omezenou funkčnost měnit importovaná data, ale neposkytuje úplné řešení.

Aby se propojilo to nejlepší z obou světů, vyvinul Siemens software Solid Edge se Synchronní technologií. To umožňuje společnostem lépe navrhovat a snadno importovat data z jiných CAD systémů a adaptovat efektivně geometrii při zachování konstrukčního záměru. Funkčnost Živá pravidla automaticky vyhledává a udržuje geometrické vazby v rámci 3D modelu, dokonce rozpoznává ty, které se ztratily při přenosu. Například si představte výběr jedné plochy a při její změně automatickou (ale vypnutelnou) změnu všech rovnoběžných ploch.

Tato kombinace eliminuje potřebu předplánování a snižuje časové nároky na učení se, zatímco umožňuje rychlejší kontroly a editování geometrie bez ohledu na pořadí vytvořených prvků, a to dokonce i tehdy, když tyto prvky vůbec neexistují.

Ve světě, kde jsou importovaná data z mnoha důvodů životně důležitá, pomáhá tento přístup urychlit konstrukční proces a snížit náklady.

Autor je ředitel pro marketing EMEA, Velocity Series Mainstream Engineering.


Mohlo by vás zajímat:
 

Přidat komentář

Bezpečnostní kód
Obnovit