Mechatronika v praxi: SOLIDWORKS Electrical a PCB

Tags: CAD | Electrical 3D | Mechatronika | Simulation | SolidWorks

Produkty se v době Průmyslu 4.0 a Internetu věcí neskládají jenom z mechanických komponent, ale také z elektrotechnických, elektronických a softwarových částí. SOLIDWORKS je v jádru typickým CAD systémem pro mechaniku, nicméně v průběhu let byl neustále doplňován o další funkce. Ty jsou ve zjednodušené verzi a v různých kombinacích dostupné v rámci licence Professional a Premium. Postupně se k tomu přidávaly moduly simulace, vizualizace, kalkulace nákladů a mnoho dalších oblastí. Elektrotechnické funkce se objevily ve verzi 2013 ve dvou modulech. Jde o Electrical Schematic Standard nebo Professional a Electrical 3D.

Electrical Schematic Professional je balík konstrukčních nástrojů, které umožňují rychlý týmový vývoj integrovaných elektrických systémů pro přístroje a další produkty. Uživatelé mají díky němu po ruce obecné a opakovaně využitelné materiály v podobě integrovaných knihoven symbolů, informací od výrobců o dílech a 3D modelů součástek. Automatizované konstrukční a administrativní nástroje SOLIDWORKS umožňují zjednodušit a optimalizovat širokou paletu zdlouhavých úkolů od PLC přes svorkovnice až po přiřazování křížových odkazů kontaktů. Profesionální verze zahrnuje na rozdíl od standardní verze funkce týmové spolupráce a 3D modely součástek.

Electrical 3D umožňuje integrovat elektrické součástky definované v obvodovém schématu s 3D modelem stroje nebo jiného produktu – obousměrně a v reálném čase. Při umísťování elektrických součástek v programu Electrical 3D využívá konstruktér rozšířenou pokročilou technologii trasování SOLIDWORKS pro automatické propojení prvků elektronávrhu v rámci 3D modelu. Zde lze například určit optimální délky vodičů, kabelů a kabelových svazků. V průběhu celého procesu je zajištěna synchronizace konstrukcí a kusovníků z elektrického i mechanického návrhu.

Verze 2017 přináší navrhování desek plošných spojů (PCB) v podobě SOLIDWORKS PCB. Tento modul je postaven na technologii Altium, která je jedničkou na trhu v oblasti PCB a tvoří – analogicky k produktu Electrical – prostředí pro navrhování PCB a doplňkový program SOLIDWORKS. Vývojář PCB a strojní konstruktér si vyměňují informace prostřednictvím SOLIDWORKS dat, a konstruktér tak může do svého 3D modelu v jakékoli fázi PCB návrhu zapracovat model osazené desky plošných spojů.

Zároveň může u desky měnit její tvar ve 3D i umístění součástek tak, aby se kupříkladu vešly do navrženého pouzdra, aby bylo možné umístit LED diody nebo konektory přesně za příslušné otvory nebo posunout vysoké díly do oblastí s dostatkem prostoru a eliminovat tím případné kolize při sestavování prototypu.

Samozřejmě nelze součástky posouvat libovolně, často je nutné konkrétní umístění např. kvůli prodlevě signálu, elektrickým požadavkům nebo požadavkům na elektromagnetickou kompatibilitu. Změny, které provede konstruktér, se proto nepřebírají automaticky, ale zobrazí se při dalším otevření souboru v náhledu elektroaplikace. Protože jsou vyznačeny červeně, může se pak elektrovývojář rychle rozhodnout, které z nich přijme a které odmítne. K výměně dalších informací slouží integrovaná funkce chatu.

SOLIDWORKS pokrývá jedním integrovaným řešením kompletní proces fyzického vývoje produktu, nicméně to je pouze jedna strana této systémové architektury. Mnohem zajímavější je spolupráce doplňkových programů. Například PCB Connector, aplikace propojující navrhování desek plošných spojů a SOLIDWORKS, nedodává jenom geometrická data, ale všechna dostupná data na straně elektroniky.

To znamená, že si lze například v SOLIDWORKS vyhledat pokles výkonu součástek – pokud jsou ovšem zaneseny do elektronické databáze. Tato data lze pak dále použít v softwaru SOLIDWORKS Simulation, když je při simulaci přenosu tepla nutné propočítat zahřívání elektroniky a odvod tepla otvory v pouzdře nebo pomocí ventilátorů. Samozřejmě se dají oba doplňkové programy vzájemně propojit.