12 - 2005

Пять главных причин перехода на твердотельное моделирование

Лучшее визуальное представление изделия

Автоматизированное получение рабочих чертежей

Легкость внесения изменений в проект

Интеграция с другими приложениями

Сокращение сроков проектирования

Заключение

Подсчитано, что за предыдущее десятилетие более 200 тыс. конструкторов-машиностроителей коренным образом изменили свои подходы к процессу проектирования, перейдя от двумерных САПР к трехмерным, реализующим идею генерации компьютерных моделей с твердотельными свойствами.

Растущая конкуренция и необходимость сокращения сроков проектирования привели к тому, что это движение, вначале напоминавшее тонкий ручеек, превратилось в мощный поток. За последние два года на трехмерное проектирование перешло столько организаций, сколько за все десять лет существования этой технологии.

Если вы работаете в одной из тех организаций, которые могли позволить себе приобрести ранние трехмерные системы, то вам вряд ли нужно объяснять, какие преимущества дает применение твердотельного моделирования в машиностроительном проектировании. Но как же насчет остальных?

С появлением продуктов, подобных Autodesk Inventor, твердотельные технологии стали, в принципе, доступными практически каждому инженеру. Поэтому все больше и больше конструкторов и их руководителей задаются вопросами: подходит ли твердотельное моделирование для нашей работы, может ли оно улучшить технологический процесс в нашей организации и эффективен ли переход на твердотельное моделирование с экономической точки зрения?

Компания Autodesk, мировой лидер в разработке САПР, помогла тысячам организаций найти правильные ответы на эти вопросы. Кроме того, мы опросили инженеров, работающих на предприятиях самых разных отраслей. Выяснилось также, что в огромном разнообразии преимуществ, которые они называли, четко обозначились пять главных причин перехода на трехмерное моделирование.

Лучшее визуальное представление изделия

Самое очевидное отличие твердотельного моделирования от двумерного черчения — это создание точной трехмерной компьютерной модели проектируемого изделия. Графические возможности современных настольных компьютеров позволяют отображать эти модели с высокой реалистичностью.

Для большинства конструкторов возможность выразить свои разработки в трехмерном представлении означает творческую свободу и повышение эффективности труда. «Конструкторы мыслят трехмерными образами, — утверждает Маршалл Налберт, главный инженер компании Pacific Coast Technologies. — Выразить трехмерный мысленный образ в плоских проекциях — непростая задача». Джон Барановский, менеджер компании HMS, Inc., утверждает, что работа в трехмерной среде помогает нам сократить время, необходимое для преобразования пространственного образа в двумерные чертежи. Таким образом, твердотельное моделирование — более естественный способ выразить сущность изделия.

Изображение предоставлено Alpha Marathon Technologies, Inc.

Изображение предоставлено Alpha Marathon Technologies, Inc.

Лучшее визуальное представление изделия помогает и на последующих стадиях жизненного цикла проекта. Например, из модели можно автоматически получить изображение всех компонентов в разобранном виде и использовать его в качестве иллюстрации в инструкции по сборке. Пит Ван Хофф из канадской фирмы Arctic Spas говорит: «Эта гидромассажная ванна — наш первый проект, созданный с помощью трехмерных технологий. В дальнейшем по этой модели осуществлялась сборка изделия».

Грег Пурвианс, инженер компании Pearson Packaging Systems, рассказывает: «Имея объемную модель, построенную в Inventor, мы можем быстро объяснить ее устройство даже тем, кто раньше совсем не был с ней знаком. Поскольку все имеют дело с трехмерной конструкцией, стадии проверки и утверждения проекта длятся заметно быстрее».

Изображение предоставлено Arctic Spas Blue Falls Manufacturing Ltd

Изображение предоставлено Arctic Spas Blue Falls Manufacturing Ltd

Тонированные изображения, полученные по объемным моделям, более наглядны по сравнению с двумерными чертежными проекциями, а значит, лучше подходят для презентаций и технических статей. «Autodesk Inventor позволяет нам более четко и ясно демонстрировать проекты заказчикам — в первую очередь тем, кто не является специалистом в техническом черчении. Эффект от объемных моделей — потрясающий! Теперь заказчик видит, что он приобретает», — говорит Давиде Томмаси из итальянской фирмы ICM srl, Impianti di Frantumazione (г.Соаве).

Джим Решлер, вице-президент компании Trostel Ltd, изготавливающей уплотнительные кольца, литые резиновые изделия и компаунды, подытоживает свой опыт: «Мы смогли получить контракт на несколько миллионов долларов именно благодаря возможности доводить до заказчика свои идеи. Autodesk Inventor — это движущая сила, которая делает нас ближе к потребителям нашей продукции».

В начало В начало

Автоматизированное получение рабочих чертежей

Одним из главных преимуществ трехмерного моделирования является возможность быстрого формирования чертежей.

Виды в различных проекциях создаются автоматически. В качестве исходного материала для них служит объемная модель. Такая тесная связь двумерного и трехмерного пространств — важное положительное качество Autodesk Inventor.

Даже для простых компонентов получить виды чертежа по трехмерной модели часто оказывается быстрее, чем строить их в традиционной чертежной среде. Джон Фостер, управляющий директор Professional Design Group, утверждает: «Мы применяем трехмерную САПР от Autodesk независимо от сложности задач, поскольку для простых деталей тоже полезно иметь объемные модели. Система работает быстро и проста в управлении».

Взгляните на рисунки: на построение подобной трехмерной модели и на формирование по ней чертежей затрачено существенно меньше труда и времени, чем если бы вы стали рисовать виды традиционным способом в AutoCAD.

Что касается изометрических видов, то традиционное их построение — дело еще более сложное, тогда как из трехмерной модели получить такие виды можно всего за несколько секунд. Для многих проектных фирм возможность автоматически готовить изометрические виды, сечения и схемы позволяет ежегодно экономить по нескольку тысяч долларов.

«Внедрив Autodesk Inventor и объемное моделирование, мы делаем свои проекты на 60% быстрее, а издержки уменьшились на 25%», — говорит Франческо Гарцилло из компании Cicoria s.r.l., которая производит сельскохозяйственные машины (г.Палаццо-Сан-Джервазио, Италия).

В начало В начало

Легкость внесения изменений в проект

Однако созданием первоначального образца конструкции преимущества объемного моделирования не исчерпываются. В трехмерную модель удобно вносить изменения, а чертежи после этого вообще не надо формировать заново — достаточно вызвать команду их обновления.

Трехмерные САПР позволяют использовать имеющиеся наработки, что сокращает проектный цикл. Благодаря параметризации конструкций после корректировки какого-либо размера система пересчитывает все размеры, которые зависят от него, и затем обновляет всю модель. Инженеру при работе с таким продуктом, как Autodesk Inventor, нет необходимости следить за тем, не повредились ли сквозные отверстия, поскольку система автоматически, независимо от толщины детали, настраивает отверстия так, чтобы они всегда доходили до противоположной поверхности.

Детали, как правило, не проектируются в отрыве от изделий, для которых они предназначены. Часто одна деталь определяет, какую форму и размеры должны иметь другие. В традиционных САПР реализована поддержка параметрических зависимостей между деталями, и для простых механизмов ее бывает вполне достаточно, но сложные машины с нелинейной конфигурацией требуют более современных методов.

Выходом может стать адаптивная технология Autodesk Inventor. Детали описываются в контексте изделий; форма, размеры и расположение задаются путем несложного группирования. Конструктор, редактируя детали, может сразу же видеть, каким образом вносимые им изменения влияют на изделие в целом.

С помощью Autodesk Inventor мы смогли поднять производительность работ на 40% и планируем добавить к этому показателю еще около 15%. Продукция становится все лучше. Снижаются издержки, сокращается производственный цикл — а это значит, что мы обретаем более прочные позиции на рынке. Благодаря Autodesk Inventor мы спроектировали и изготовили изделие ELITE 8/51 в рекордные сроки. Несмотря на снижение цен на нашу продукцию, ее качество остается высоким», — рассказывает Клайв Дэнби, вице-президент Research & Engineering, Hardinge, Inc. (г.Эльмира, шт.Нью-Йорк, США).

Изображение предоставлено Hardinge, Inc.

Изображение предоставлено Hardinge, Inc.

В начало В начало

Интеграция с другими приложениями

Известно, что в трехмерных моделях содержится намного больше инженерной информации, чем в двумерных чертежах, поэтому другим важным преимуществом твердотельного моделирования является возможность использования результатов моделирования на последующих стадиях, например в приложениях для инженерных расчетов или при генерации программ для станков с ЧПУ.

Многие расчетно-инженерные функции уже интегрированы в Inventor. Теперь сами разработчики изделий могут анализировать напряжения и деформации методом конечных элементов, выполнять кинематический и вариационный анализ. Возможные ошибки конструирования выявляются на самых ранних стадиях. Комментируя внедрение анализа МКЭ в Autodesk Inventor Professional, Самуэль Вепф из компании Herzog AG (г.Вольфертсвиль, Швейцария) говорит: «Анализ методом конечных элементов в Autodesk Inventor — это грандиозно. Таким образом можно сэкономить миллионы».

Изображение предоставлено Parker Hannifin

Изображение предоставлено Parker Hannifin

Более тесная интеграция систем проектирования и производства бережет и время, и средства. «Autodesk Inventor хорош тем, что обеспечивает связь с системами автоматизированного производства, — считает Винсент Виглсворт из компании Cooper Cameron (г.Лидс, Великобритания). Например, EdgeCAM распознает пришедшие из Inventor типовые конструктивные элементы. Это значительно сокращает временн ы е затраты. А представляете, какие деньги мы экономим благодаря этому?»

С Autodesk Inventor могут взаимодействовать разнообразные сторонние приложения, производящие анализ МКЭ, анализ движущихся частей, управление и обмен данными. Франк Кристек из Германии рассказывает: «Компания Fahrzeugbau Langendorf, где я работаю, использует Autodesk Inventor даже в отделе сбыта. Сотрудник отдела заполняет таблицу Excel, а Inventor затем формирует объемную схему погрузки товара».

Пол Махинни, начальник конструкторского отдела британской фирмы Parker Hannifin, рассказывает: «Autodesk Inventor соединяет проектирование и производство в единое целое. Отправить данные в подразделение в другой стране так же просто, как положить их коллеге на соседний стол. Мы тонируем модели в Autodesk 3ds max и делаем ролики, имитирующие их движение, — это производит на заказчиков огромное впечатление. Реалистичные тонированные изображения вставляются и в рекламные брошюры».

В начало В начало

Сокращение сроков проектирования

Для многих проектировщиков самым главным преимуществом в конкурентной борьбе является сокращение сроков выполнения проектов. Типичное заявление руководителя проектной организации: «Мы просто обязаны предложить более сжатые сроки, или заказ уйдет к конкурентам». «В Autodesk Inventor объединены все инструменты, необходимые нам для получения прототипа изделия». Этой мысли вторят высказывания и других машиностроителей, почувствовавших вкус трехмерного моделирования.

Изображение предоставлено

Изображение предоставлено Hoetten Maschinenbau GmbH

Билл Хэзбрук, руководитель компании «Phoenix Gold», говорит: «Внедрение Inventor позволило нам сократить путь от проектного бюро до цеха и открыло для нас новые и весьма неожиданные перспективы. Когда я начал осознавать, что преимущества от этого получили не только наши конструкторы, но и маркетологи и сбытовики, я понял, что мы получили именно тот инструмент, который был нам нужен».

Кроме того, в результате сокращения сроков происходит ускорение отдачи от инвестиций. «Быстрее вывести новое изделие на рынок — это значит не только сэкономить деньги на разработке, но и приблизить момент, когда вложения в изделие начнут приносить прибыль», — отмечает Джон Фостер из компании PDG. Ему вторит Тим Коллинз, конструктор из новозеландской фирмы Svedala: «Благодаря этой новой технологии мы, во-первых, смогли удержать наши позиции на рынке, а во-вторых, высвободить средства на новые исследования и разработки».

Арнальдо Бедески из итальянской фирмы AQUA Filter Systems рассказывает: «Полное время изготовления нового изделия сократилось на треть. В том числе сроки разработки детали от эскиза до литейной формы уменьшились наполовину».

«На каждом проекте мы экономим до 15% по сравнению с двумерным проектированием, которым мы занимались прежде», — говорит Люциан Вайда из немецкой компании Hoetten Maschinenbau GmbH. А Хосе Лоэр, главный конструктор фирмы DAIRON SAS из Франции, подтверждает: «Среднее время разработки изделий сократилось с трех месяцев до двух. Затраты на проектирование при этом сократились на 30%».

В начало В начало

Заключение

Итак, вы согласны, что переход на твердотельное моделирование является эффективным стратегическим ходом? Ваш ответ может зависеть от множества факторов, но знайте, что тысячи ваших коллег и конкурентов ответили утвердительно.

Стив Браун, менеджер американской компании YORK Refrigeration Systems, подводит итог: «Экономия времени оказалась выше наших ожиданий. То, на что раньше наш инженер тратил 40 часов, теперь делается за 4 часа, и с лучшим качеством».

В начало В начало

САПР и графика 12`2005