Digitalizace průmyslu ve výuce (2. díl)

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

V prv­ním dílu na­še­ho člán­ku jsme se po­dí­va­li blíže na hlav­ní po­stu­py ře­še­ní kon­struk­ce s vy­u­ži­tím CAD/CAE a FEM apli­ka­cí z řady PLM. Na ně­ko­li­ka ukáz­kách jsme mohli vidět zá­klad­ní po­stup, který vede k vy­tvo­ře­ní kom­plet­ní se­sta­vy a pod­kla­dů pro další zpra­co­vá­ní. V dru­hém dílu vě­nu­je­me po­zor­nost pře­de­vším pří­pra­vě vý­ro­by a vý­ro­bě na­še­ho ma­lé­ho au­to­mo­bi­lu s vy­u­ži­tím di­gi­tál­ní­ho ří­ze­ní v naší škol­ní 3D la­bo­ra­to­ři na VOŠ a SPŠ ve Žďáru nad Sá­za­vou.

Op­ti­ma­li­zu­je­me kon­struk­ci au­to­mo­bi­lu s vy­u­ži­tím vir­tu­ál­ní re­a­li­ty

Jed­nou z no­vých ob­las­tí zpra­co­vá­ní di­gi­tál­ní­ho pro­to­ty­pu jsou po­stu­py spo­je­né s vy­u­ži­tím vir­tu­ál­ní re­a­li­ty. Tato in­ter­ak­tiv­ní tech­no­lo­gie umožňuje po­su­nout ná­zor­nost zpra­co­vá­ní při­pra­ve­ných kon­strukč­ních ná­vrhů na úroveň pre­zen­ta­ce téměř re­ál­né po­do­by vý­rob­ku. Na­sa­ze­ní vir­tu­ál­ní re­a­li­ty má před sebou ještě be­ze­spo­ru za­jí­ma­vou bu­douc­nost, a to nejen v ob­las­ti prů­mys­lo­vých ná­vrhů, ale také v ob­las­ti sta­veb­nic­tví a ar­chi­tek­tu­ry spo­je­né s BIM daty. V našem ukáz­ko­vém pro­jek­tu jsme vy­u­ži­li pře­váž­ně zá­klad­ní po­stu­py, které vy­u­ží­vá­me při pre­zen­ta­ci stu­dent­ských pro­jek­tů na naší škole a umožňují nám sblí­žit při­pra­vo­va­ná kon­strukč­ní ře­še­ní s je­jich fi­nál­ní po­do­bou.

Apli­ka­ce in­ter­ak­tiv­ní vir­tu­ál­ní re­a­li­ty v ob­las­ti op­ti­ma­li­za­ce kon­struk­ce

Vir­tu­ál­ní re­a­li­ta je často po­va­žo­vá­na za ná­stroj pro zá­ba­vu než pro tech­nic­ké vy­u­ži­tí. Za po­sled­ních ne­ce­lých pět let jsme se ovšem na de­sít­kách pro­jek­tů pře­svěd­či­li, že může být skvě­lým po­moc­ní­kem při ře­še­ní před­vý­rob­ních etap a pří­pra­vě vý­ro­by. Také v našem pro­jek­tu našlo vy­u­ži­tí HTC Vive Pro he­ad­se­tu hned ně­ko­lik mož­nos­tí vy­u­ži­tí. V první fázi kon­struk­ce byla vir­tu­ál­ní re­a­li­ta apli­ko­vá­na při zpra­co­vá­ní va­ri­ant­ních ná­vrhů a pro po­rov­ná­ní vý­cho­zích kon­cep­tů na­vr­ho­va­ných ře­še­ní. Zob­ra­zo­va­cí tech­no­lo­gie po­sky­tu­je ve spo­je­ní s dy­na­mic­kou 3D vi­zu­a­li­za­cí bez­kon­ku­renč­ně nej­lep­ší mož­nost po­rov­ná­ní jed­not­li­vých ná­vr­ho­vých kon­cep­tů a je­jich další op­ti­ma­li­za­ce. K vir­tu­ál­ní re­a­li­tě jsme se ná­sled­ně vrá­ti­li při fi­nál­ní vi­zu­a­li­za­ci a la­dě­ní je­jich ma­te­ri­á­lo­vých va­ri­ant mo­de­lu au­to­mo­bi­lu.

Ukáz­ka kon­struk­ce au­to­mo­bi­lu op­ti­ma­li­zo­va­né pro vý­ro­bu na FDM 3D tis­kár­ně

Vý­ro­ba s vy­u­ži­tím FDM 3D tisku

Me­to­dy 3D tisku po­sky­tu­jí zcela uni­kát­ní mož­nost vý­ro­by pro­to­ty­pu ve vy­so­ké kva­li­tě a v ce­nách, o kte­rých se nám před pár lety ani ne­zdá­lo. Do­slo­va „na ko­le­ně“ do­ká­že­me vy­rá­bět sou­čás­ti s přes­nos­tí na de­se­ti­ny mi­li­me­t­ru, které do sebe pre­ciz­ně za­pa­da­jí bez nut­nos­ti ja­ké­ko­liv další me­cha­nic­ké úpra­vy. Pro­jek­ty se mohou z pů­vod­ních di­gi­tál­ních ná­vrhů snad­no změ­nit v ho­to­vé vý­rob­ky ve velmi krát­kém čase. Pro před­sta­vu od prv­ní­ho kon­cep­tu a kon­struk­ce po vý­ro­bu a fi­nál­ní mon­táž hned ně­ko­li­ka mo­de­lů au­to­mo­bi­lů s ří­ze­ním uběh­lo v našem pro­jek­tu ne­ce­lých tři­cet dní.

Vý­ro­ba zá­klad­ní­ho rámu pod­voz­ku s vy­u­ži­tím FDM tisku

Roz­mě­ry jed­not­li­vých sou­čás­tí jsou vo­le­ny s ohle­dem na snad­nou vy­ro­bi­tel­nost na 3D tis­kár­ně Prusa MK3S. Mo­de­ly lze vy­ro­bit i na ji­ných tis­kár­nách. Z pod­sta­ty se v ma­xi­mál­ní míře vy­hý­bá­me vy­u­ži­tí pod­por, které zby­teč­ně pro­dlu­žu­jí dobu tisku a fi­na­li­za­ci vý­rob­ku. Vhod­nou kon­strukč­ní úpra­vou mo­de­lu lze pod­po­ry často zcela eli­mi­no­vat. Sou­čás­ti jsou vy­tiš­tě­ny z PET-G ma­te­ri­á­lu, který ve vý­sled­ku vy­tvá­ří te­pel­ně odol­něj­ší celky než při vý­ro­bě z PLA. Vý­ho­dou je navíc vyšší pruž­nost ma­te­ri­á­lu, která je vý­bor­ným po­moc­ní­kem při vý­ro­bě růz­ných mon­táž­ních klipů zjed­no­du­šu­jí­cích stav­bu se­sta­vy. Jed­not­li­vé části se­sta­vy jsou ro­ze­bi­ra­tel­ně spo­jo­vá­ny šrou­by, zámky a klipy s cílem usnadňují­cích opra­vi­tel­nost mo­de­lu, pří­pad­ně vznik jeho tva­ro­vých a ba­rev­ných va­ri­ant.

FDM tisk je vý­bor­ná tech­no­lo­gie pro vý­ro­bu sou­čás­tí s vy­so­kou přes­nos­tí

O zvo­le­né vý­ro­bě na 3D FDM tis­kár­ně lze mlu­vit velmi po­zi­tiv­ně. Pokud do­dr­ží­me zá­klad­ní tech­no­lo­gic­ké pa­ra­me­t­ry vý­ro­by, vhod­ně op­ti­ma­li­zu­je­me jed­not­li­vé sou­čás­ti v se­sta­vě a vo­lí­me správ­ně uchy­ce­ní mo­de­lu na pod­lož­ce je vý­ro­ba pre­ciz­ní a bez­pro­blé­mo­vá. Pro vý­ro­bu ak­tu­ál­ně více jak de­sít­ky mo­de­lů v růz­ných tva­ro­vých va­ri­an­tách jsme vy­u­ži­li cel­kem pěti tis­ká­ren v růz­ných řa­dách od stej­né­ho vý­rob­ce. Sjed­no­cen byl tech­no­lo­gic­ký soft­ware pro snad­nou pře­no­si­tel­nost dat a mož­nost kva­li­ta­tiv­ní­ho po­rov­ná­ní vý­sled­ků. Vše bylo vy­ro­be­no bez chyb ve vy­so­ké přes­nos­ti, kva­li­tě a bez je­di­né­ho vý­pad­ku tisku nebo tech­no­lo­gic­kých pro­blé­mů. Je­di­nou nut­nos­tí bylo občas za­čis­tit vý­tisk, pří­pad­ně od­stra­nit jemné strin­go­vá­ní.

První re­a­li­zo­va­ný pro­to­typ au­to­mo­bi­lu ještě bez RC vy­ba­ve­ní

Se zá­vě­reč­ným ob­ráz­kem dru­hé­ho dílu, oprav­du čer­ven­co­vým, mne na­pa­dá všem našim čte­ná­řům po­přát hezký za­čá­tek léta plný klidu a po­ho­dy. V dal­ším díle na­še­ho se­ri­á­lu se po­dí­vá­me de­tail­ně­ji na pří­pra­vu vý­ro­by malé série a ře­še­ní va­ri­ant­ní­ho zpra­co­vá­ní na­še­ho pro­jek­tu. Pro více za­jí­ma­vých in­for­ma­cí o stu­dent­ských pro­jek­tech mů­že­te na­hléd­nout na www.​spszr.​cz.