7 перспективных CAD технологий (и как их использовать)

08 Ноябрь 2020
7 перспективных CAD технологий (и как их использовать)

Автор материала: Dave Martin, в прошлом – преподаватель и консультант по Creo, Windchill и Mathcad. После ухода из PTC работал специалистом по Creo в компании Amazon. Имеет степень по инженерной механике университета MIT, в настоящий момент работает инженером по авиационной радиоэлектронике в Blue Origin.

 

Когда я только начал изучать инженерное дело, под САПР обычно понимали автоматизированное черчение. Прошло совсем немного времени, 3D-моделирование стало популярным, и в обиходе появился термин CAD - computer-aided design. Сейчас, в 2020 году, я убежден, что мы вступили в эпоху настоящего CAE (computer-aided engineering), полноценного компьютерного инжиниринга, и в рамках нее наблюдаем интеграцию семи технологий, серьезно улучшающих ранее существовавшие инструменты 3D-моделирования, которые из просто удобных функциональных приложений трансформируются во что-то вроде интеллектуального помощника конструктора, который участвует в процессе разработки изделия.

Некогда новаторская идея аддитивного производства (AM), заложенная в работе Andreas Vlahinos, теперь становится значительно шире, ведь компьютерный инжиниринг, в ходе которого математические обучаемые алгоритмы на основе законов механики полноценно участвуют в формировании будущего облика изделия, отличается от классического проектирования.

Рассмотрим семь недавно возникших перспективных инструментов, расширяющих классический функционал 3D-моделирования:

1. Топологическая оптимизация и генеративный дизайн

Эти инструменты позволяют вовлечь искусственный интеллект (AI) и машинное обучение (ML) в процесс проектирования изделий. Топологическая оптимизация позволяет получить наиболее оптимальную форму изделия с учетом действующих на него нагрузок и ограничений, а с помощью генеративного дизайна уже на ранних этапах проектирования становится возможным создание множества потенциальных форм, наиболее полно удовлетворяющих конструкторскому замыслу.

2. Аддитивное производство

Эта технология, тесно связанная с 3D-печатью, в противовес традиционным субтрактивным технологиям производства, позволяет изготавливать более легкие и менее материалоемкие детали с более сложной геометрией и меньшим количеством компонентов.

3. Симуляция в реальном времени

Этот инструмент позволяет выполнять структурный, модальный, температурный анализ и различные виды анализов потоков непосредственно в спроектированных моделях. Результаты симуляции напрямую изменяют геометрию модели и предоставляют мгновенную обратную связь, отражающую, как именно предложенные изменения повлияют на модель.

4. Многотельное проектирование

Несколько твердых тел могут быть смоделированы внутри одной детали, после чего быть переданы в свои самостоятельные детали. Как известно, такой метод эффективно применяется во многих подходах современного проектирования.

5. Поведенческое проектирование

Инструменты анализа возможностей, линейного программирования и оптимизации позволяют встраивать конструкторский замысел в проектируемые модели. За счет варьирования различных параметров и размеров в пределах определенного диапазона и задания целевых конструкторских ограничений и критериев, становится возможным оптимизировать конструкцию таким образом, чтобы была достигнута максимизация или минимизация определенного показателя, например, массы или объема.

6. Эмпирическое исследование конструкции

В процессе моделирования можно устанавливать контрольные точки и формировать вариативные ветви, чтобы проанализировать различные конструктивные варианты и выбрать затем из них наиболее оптимальный.

7. Облачные вычисления

Creo Parametric 7.0 задействует облачные вычисления для выполнения ресурсоемкой задачи генеративного дизайна, который затруднительно использовать, если программное обеспечение установлено на локальной инженерной машине.

Как использовать перспективные технологии в вашем проекте?

На что похоже использование всех представленных выше технологий? Представьте, что начинается новая разработка. Рабочий процесс в этом случае будет выглядеть следующим образом:

1. Вначале определяются проектные требования для будущей конструкции, распределяются (включаются/исключаются) объемы, назначаются граничные условия, в которых изделие будет взаимодействовать с другими компонентами, и задаются условия по нагрузкам.

2. На основании требований разрабатывается многотельная модель, в которой определяется начальная геометрия, статичная геометрия (объемы, которые необходимо выдерживать), исключенная геометрия (объемы, которых не должно быть) и необозначенные тела (геометрия, облегчающая создание граничных условий и условий нагрузки).

3. Выполняется топологическая оптимизация и/или генеративный дизайн, чтобы Creo сформировал потенциальное конструктивное решение.

  • Топологическая оптимизация поможет определить лучшее решение на основании любых заданных критериев и методов производства (обработка на станках с ЧПУ, литье под давлением или аддитивное производство);
  • Генеративный дизайн, выполняемый в облаке по технологии Atlas SaaS, создает множество потенциальных альтернативных форм конструкции, многие из которых человек, вероятно, не смог бы представить. Применяя методы Парето, сокращается количество вариантов и выбирается начальная концепция.

4. Определяются условия для симуляции в реальном времени, чтобы иметь возможность влиять на конструкцию изделия по результатам выполненных расчетов и оценивать адекватность конструкторских вариантов.

5. Настраивается среда эмпирического исследования конструкции, чтобы всегда было возможно вернуться на предыдущие этапы или перейти к альтернативным вариантам дизайна.

6. Для компонентов, изготавливаемых с помощью аддитивных технологий, создаются элементы решетки для уменьшения их массы. Размеры решеток могут быть использованы как варьируемые расчетные параметры в оптимизации конструкции инструментами поведенческого моделирования.

При такой организации процесса проектирования от концепции до итоговой конструкторской модели, именно на САПР ложится большая часть трудоемких операций проектирования. Симуляция и оптимизация выполняются параллельно с разработкой конструкции изделия, а не на завершающих этапах процесса проектирования.

Перспективные технологии в Creo 7.0

САПР осуществили эволюцию от программного обеспечения, облегчающего создание геометрии и работающего по командам пользователя-инженера, до полноценного и самодостаточного помощника инженера. 2020 год – захватывающее время, если Вы участвуете в процессах разработки новых изделий.

Знакомы ли Вам все вышеперечисленные технологии? Изменит ли какая-то из них процесс проектирования на Вашем предприятии?

Creo 7.0 представляет революционные возможности генеративного дизайна и моделирования в реальном времени, усовершенствованное многотельное проектирование и многие другие новшества и улучшения. Узнайте больше здесь.


   



Новые материалы

Поддержка online

МЫ В СОЦСЕТЯХ

icon fb icon youtube icon vk icon insta icon chechweechechwee

Поиск



Неверный Ввод

Актуальные предложения

webinars2

Войти

Войти на сайт

Логин *
Пароль *
Запомнить меня