Digitalizace průmyslu ve výuce (1. díl)

Tags: 3D vizualizace | CAE | FEM | PLM | VOŠ a SPŠ | Žďár nad Sá­za­vou

Pojmy di­gi­ta­li­za­ce v prů­mys­lu, di­gi­ta­li­za­ce vý­ro­by, di­gi­tal fac­to­ry jsou v po­sled­ní době vy­u­ží­vá­ny v celé řadě tech­nic­kých ob­las­tí. Pro naše čte­ná­ře jsme při­pra­vi­li malý se­ri­ál člán­ků vě­no­va­ný ilu­stra­tiv­ní­mu pří­kla­du vy­u­ži­tí prů­mys­lo­vých di­gi­tál­ních tech­no­lo­gií. Na své si při­jdou i čte­ná­ři, kteří rádi vě­nu­jí po­zor­nost no­vých PLM pří­stu­pům, 3D tisku, nebo vir­tu­ál­ní re­a­li­tě.

Di­gi­tál­ní pro­to­typ

Nové me­to­dy na­sa­ze­ní di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu umožňují nejen na půdě školy řešit řadu za­jí­ma­vých tech­nic­kých pro­blé­mů. Apli­ka­ce PLM, pří­pad­ně BIM tech­no­lo­gií, je vždy vý­bor­ným zá­kla­dem, jak re­a­li­zo­vat kom­plex­něj­ší té­ma­ta s úzkou vaz­bou na tech­nic­kou praxi. Po­dí­vej­me se na ukáz­ku jed­no­ho z pro­jek­tů, který byl kom­plet­ně vy­tvo­řen ve výuce na VOŠ a SPŠ ve Žďáru nad Sá­za­vou. Jeho cílem bylo re­a­li­zo­vat téma ilu­stru­jí­cí pro­dukč­ní na­sa­ze­ní di­gi­tál­ních tech­no­lo­gií v prů­mys­lo­vé praxi. Sou­čas­ně jsme chtě­li vy­zkou­šet mož­nos­ti a vy­ba­ve­ní naší nové la­bo­ra­to­ře vir­tu­ál­ní re­a­li­ty a 3D tisku v ná­vaz­nos­ti na vy­u­čo­va­ný PLM soft­ware a ilu­stro­vat prin­ci­py di­gi­tál­ní to­vár­ny.

Mo­du­lár­ní kon­strukč­ní ře­še­ní pod­voz­ku pro va­ri­ant­ní po­ho­ny a ří­ze­ní

Za­jí­ma­vé a levně ře­ši­tel­né téma pro škol­ní pro­jekt

Volba vhod­ných témat je spo­je­na s úrov­ní zna­los­tí a do­ved­nos­tí stu­den­tů a s mož­nos­tí snad­né re­a­li­za­ce pro­jek­tu na půdě školy. V naší ukáz­ko­vé práci jsme ma­po­va­li v první fázi mož­nos­ti vy­u­čo­va­ných PLM ná­stro­jů ve spo­je­ní s tech­no­lo­gií 3D tisku. Sou­čas­ně bylo naší sna­hou vy­tvo­řit stu­dent­skou vý­vo­jo­vou plat­for­mu pro re­a­li­za­ci ob­dob­ných pro­jek­tů ře­še­ných v jed­not­li­vých obo­rech stu­dia.

Op­ti­ma­li­za­ce rámu a jeho prů­hy­bu po­mo­cí FEM ana­lý­zy

Po zku­še­nos­tech z uply­nu­lých let jsme zvo­li­li téma za­mě­ře­né na re­a­li­za­ci mo­de­lů ko­lo­vých vo­zi­del, která jsou do­pl­ně­na va­ri­a­bil­ně o elek­tro­ni­ku a di­gi­tál­ní ří­ze­ní. Cílem pro­jek­tu bylo dát k dis­po­zi­ci stu­den­tům téma, které je nejen atrak­tiv­ní, ale i ře­ši­tel­né ale­spoň čás­teč­ně v do­má­cím pro­stře­dí s vy­u­ži­tím stu­dent­ských mul­ti­li­cen­cí od­bor­né­ho soft­ware. Dal­ším pod­stat­ným po­ža­dav­kem byly nízké ná­kla­dy nutné pro ře­še­ní pro­jek­tu a jeho snad­ná repli­ka­ce a opra­vi­tel­nost.

Jeden z prv­ních CAE ná­vrhů po­ho­nu pro motor řady 400

Zpra­co­vá­va­ná té­ma­ta měla po­sky­to­vat kva­lit­ní vý­stu­py blíz­ké pro­fe­si­o­nál­ní pro­duk­ci vý­rob­ků. Při ře­še­ní pro­jek­tu jsme chtě­li in­te­gro­vat po­stu­py svá­za­né s kon­strukč­ní­mi pro­blémy a s vy­u­ži­tím CAD/CAE/FEM/CAM apli­ka­cí. Úko­lem bylo zma­po­vat tech­no­lo­gic­kou op­ti­ma­li­za­ci pří­pra­vy vý­ro­by pro stra­te­gic­ké na­sa­ze­ní 3D tisku jako hlav­ní me­to­dy vý­ro­by a vy­u­žít nej­mo­der­něj­ších metod vir­tu­ál­ní re­a­li­ty v před­vý­rob­ní a pro­dukč­ní etapě.

PLM návrh au­to­mo­bi­lu jako stu­dent­ská vý­vo­jo­vá plat­for­ma

Jak jsem již v úvodu na­zna­čil bylo cílem pro­jek­tu vy­tvo­ře­ní re­fe­ren­ce pro re­a­li­za­ci dal­ších va­ri­ant­ních ná­vrhů a ře­še­ní. S tímto ohle­dem byl zpra­co­ván vý­cho­zí pa­ra­me­t­ric­ký di­gi­tál­ní pro­to­typ. Za vzo­ro­vý model jsme zvo­li­li naše ob­lí­be­né úvod­ní téma z výuky CAD, model au­to­mo­bi­lu v tva­ro­vě snad­no ucho­pi­tel­ném kon­cep­tu. Zvo­le­ná ge­o­me­t­rie au­to­mo­bi­lu je z hle­dis­ka tvor­by di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu pro za­čí­na­jí­cí uži­va­te­le PLM soft­ware velmi dobře ucho­pi­tel­ná. Se­sta­va ne­ob­sa­hu­je žádné kom­pli­ko­va­né díly a za­čí­na­jí­cí uži­va­tel se může sou­stře­dit při tvor­bě pro­jek­tu více na jeho správ­né tech­nic­ké pro­ve­de­ní a funkč­nost. S tímto cílem byl model roz­dě­len na ně­ko­lik klí­čo­vých pod­se­stav, které lze va­ri­ant­ně mo­di­fi­ko­vat. Jedná se o pod­vo­zek, ka­ro­se­rii vozu, pohon a di­gi­tál­ní ří­ze­ní.

Vi­zu­a­li­za­ce pod­voz­ku v jedné z roz­pra­co­va­něj­ších va­ri­ant

Pro ukáz­ko­vou re­a­li­za­ci jsme vy­u­ži­li dvou pěk­ných tech­nic­kých témat. Vý­ro­bu ma­lé­ho his­to­ric­ké­ho spor­tov­ně­ji la­dě­né­ho au­to­mo­bi­lu a užit­né­ho vozu, který je ob­lí­be­ným té­ma­tem v naší výuce PLM tech­no­lo­gií a tech­nic­kých krouž­ků. Naší sna­hou byla uni­fi­ka­ce jed­not­li­vých kon­strukč­ních uzlů, která měla usnad­nit tech­no­lo­gic­kou pří­pra­vu, vý­ro­bu a mon­táž se­stav.

Fi­nál­ní kon­struk­ce RC au­to­mo­bi­lu ur­če­né­ho pro vý­ro­bu ve škol­ní la­bo­ra­to­ři

Pro zpra­co­vá­ní se­sta­vy au­to­mo­bi­lu bylo vy­u­ži­to stan­dard­ní­ho PLM ře­těz­ce prů­mys­lo­vé­ho soft­ware. V ma­xi­mál­ní míře jsme se sna­ži­li o ilu­stra­tiv­nost spe­ci­fik kon­strukč­ní práce s ukáz­ka­mi vazeb na di­gi­tál­ní pří­pra­vu vý­ro­by a vlast­ní vý­ro­bu. Při kon­struk­ci bylo vy­u­ži­to pa­ra­me­t­ric­ké­ho mo­de­lo­vá­ní s po­dí­lem CAE a FEM ná­stro­jů. Vzni­ka­jí­cí 3D data byla prů­běž­ně op­ti­ma­li­zo­vá­na po­mo­cí 3D vi­zu­a­li­za­ce a vir­tu­ál­ní re­a­li­ty.

V dal­ším dílu na­še­ho člán­ku se do­zví­te více o vý­ro­bě na­še­ho au­to­mo­bi­lu. Pro více za­jí­ma­vých in­for­ma­cí o stu­dent­ských pro­jek­tech mů­že­te na­hléd­nout na www.​spszr.​cz.

Vir­tu­ál­ní re­a­li­ta byla vy­u­ži­ta při op­ti­ma­li­za­ci de­sig­nu a pro­ve­de­ní vý­rob­ních va­ri­ant