Digitální prototypování – řešení pro výrobu

Digitální prototypování nabízí oddělením designu, konstrukce a výroby možnost virtuálně otestovat a posoudit výrobek ještě před jeho skutečnou realizací. Díky digitálnímu prototypování mohou výrobní firmy navrhovat, testovat, optimalizovat a řídit proces konstrukce od koncepčního návrhu až po finální fáze výroby. Další výhodou je použití jednoho digitálního modelu v celém konstrukčním procesu, což významně pomáhá zefektivnit vzájemnou komunikaci mezi jednotlivými odděleními a dalšími subjekty při jejich snaze nabídnout trhu inovativnější produkty v nadstandardně krátkých termínech. Výrobci využívající digitální prototypy mohou své návrhy vizualizovat a simulovat jejich funkčnost jako v reálném životě, a to s výraznými úsporami na budování drahých fyzických prototypů.

AliasStudio má silné postavení zejména v oblasti automobilového průmyslu. Copyright: Michal Jelínek

AliasStudio je nejen šikovným nástrojem pro designéry, ale současně poskytne digitální 3D data pro oddělení konstrukce. Copyright: Michal Jelínek

Které nedostatky digitální prototypování řeší?

Proces vývoje průmyslových výrobků v dnešní době obsahuje dominantní následující izolované oblasti:

Koncepční design

Ve fázi koncepčního designu mnozí průmysloví designéři a konstruktéři často používají tradiční „papírové“ metody nebo digitální formáty dat nekompatibilní s formáty používanými v konstrukčním procesu. V takových případech bývá koncepční design „osamoceným ostrovem“ vedle konstrukce a výroby. Data je pak nutno převádět do jiných formátů, což zvyšuje časovou a finanční náročnost.

Konstrukce

Ve fázi konstruování používají strojní a elektrotechničtí inženýři různé programy s různými formáty a nedostatek jejich vzájemné propojenosti znesnadňuje rychlé odezvy na změny požadavků výroby. Dalším problémem fáze konstrukce výrobku bývá nesnadné vytvoření digitálního prototypu s možnosti jeho komplexního hodnocení v případě, že je použit běžný 3D software. V takovém případě je nutné stavět nákladné prototypy.

Výroba

Výroba je místem, kde se setkávají všechny nedostatky způsobené nepropojeností jednotlivých oddělených fází tvorby nového výrobku (koncepčního designu, návrhu řešení mechanických a elektrických částí) zapracované ve výrobní dokumentaci. Funkčnost výsledného výrobku pak silně závisí na fyzických prototypech s vlivem na produktivitu a inovace.

Analýza deformace součásti

Elektrárna na biomasu navržená společností Alfa Conex Slovakia

Co umožňuje Autodesk Digital Prototyping Solution?

Podívejme se znovu do jednotlivých oddělení firmy, které využívají řešení Autodesku:

Koncepční design

Konceptuální designéři využívají AliasStudio pro digitální náčrt svých nápadů a tímto způsobem vytvářejí 3D digitálně zpracovaný koncept umožňující následné vyhodnocení. Ten může být sdílen s konstrukčním a výrobním oddělením, které ověří proveditelnost a základní parametry navrženého výrobku. Pro vytvoření realistického dojmu je vhodné použít nástroj Autodesk Showcase, s jehož pomocí lze vytvořit vysoce realistický dojem u návrhů připravených ve 3D. V této fázi už je možné připravovaný výrobek prezentovat formou velmi realisticky vyhlížejícího obrazového materiálu směrem k marketingovému oddělení nebo přímo cílové zákaznické skupině.

Nástavba požárního vozidla z produkce THT Polička

Konstrukce

Konstruktéři pak použijí Autodesk Inventor na posouzení návrhu a jeho případné dopracování či úpravu. Ten jim také umožní výbornou obousměrnou spolupráci mezi 2D a 3D prostředím zahrnující aplikace pro konstrukci strojních a elektrických částí. Integrované moduly pevnostní analýzy a kinematiky pomohou konstruktérům optimalizovat a zhodnotit celkový návrh konstrukce a potvrdit skutečnost, že všechnypožadavky zákazníka byly splněny.

Výroba

Výrobní skupina bude nejvíce profitovat z možnosti přístupu k aktuálním a přesným datům (dokumentace, modely, ...) a vyhne se problémům způsobeným použitím neaktuálních podkladů. Bude moci flexibilně poskytovat zpětnou vazbu konstrukci pro zvýšení efektivity.

Vyšší produktivita jednotlivých profesí a jejich lepší součinnost se nakonec projeví i na celkové konkurenceschopnosti podniku. Díky digitálnímu prototypování se zkrátí doba vývoje a uvedení produktu na trh, sníží se náklady na fyzické prototypy a zapracování změn na poslední chvíli a zlepší se možnosti nabízet inovativnější produkty. V neposlední řadě mohou digitální prototypy sloužit jako marketingový nástroj pro úspěšnou prezentaci produktových návrhů zákazníkům.

Příklad řešení: Česká republika

Autodesk Inventor pomohl společnosti THT Polička realizovat zakázku v Řecku. THT Polička obstála v mezinárodní konkurenci a získala zakázku na dodávku 30 požárních vozidel. Řecký hasičský sbor využije nové hasicí techniky vhodné do náročného terénu pro odvrácení škod při ničivých požárech v zemi. Firma již dříve předala 40 nových cisternových automobilových stříkaček v hodnotě necelých 200 mil. Kč hasičskému záchrannému sboru ČR.

Zakázka v Řecku představuje dodávku 30 požárních vozidel do náročného terénu na třech variantách podvozku Mercedes-Benz (4x4, 6x4 a 6x6). Pro THT to znamenalo zahrnout do konstrukce vozidel požadované technické specifikace. Konstrukční práce byly kompletně realizovány ve strojírenském řešení Autodesk Inventor, které umožnilo vytvoření digitálních prototypů jednotlivých variant. Hlavním úkolem konstrukčního týmu bylo v krátkém čase vytvořit 3 varianty návrhu stejné koncepce pro jednotlivé typy podvozků.

„Navržení tří variant v tak krátkém čase by ve 2D prostředí, které jsme používali dříve, bylo prakticky nemožné,“ říká Jiří Lopour, vedoucí konstruktér THT Polička. „Na tomto náročném projektu se jasně potvrdily výhody systému Autodesk Inventor, který používáme pro všechny nové projekty. Získané zkušenosti samozřejmě uplatníme i v dalších zakázkách, na kterých již pracujeme,“ dodává Stanislav Červený, ředitel THT Polička.

Designérská studie v softwaru AliasStudio (copyright: Michal Jelínek)

Příklad řešení: Slovensko

Slovenská spoločnosť Alfa Conex Slovakia využíva v rámci navrhovania svojich produktov výhody Digital Prototypingu zabudované v riešeniu Autodesk Inventor. Alfa Conex Slovakia vyvíja, konštruuje a dodáva manipulačnú techniku, transportné systémy, jednoúčelové stroje a zariadenia do rôznych oblastí priemyslu. Alfa Conex pôvodne využívala AutoCAD so strojárskou nadstavbou Genius. S ohľadom na stále zložitejší požiadavky zákazníkov si však majitelia uvedomovali, že ich firma najviac potrebuje riešenie pre tvorbu parametrických 3D modelov a generovanie dvojrozmernej parametrickej výkresovej dokumentácie. Hlavná požiadavka na nový softvér bola pritom jednoduchosť jeho obsluhy, intuitívnosť ovládania a teda čo najkratší čas nasadenia do konštrukčnej praxe. Riešením týchto problémov bolo nasadenie softvéru Autodesk Inventor.

V súčasnosti Alfa Conex Slovakia vyvíja zariadenia na aplikáciu moderných technológií na využitie biomasy a dodávky manipulačnej techniky a jednoúčelových strojov v tomto odvetví. Dnes je pre firmu najväčšou výzvou projekt komplexnej dodávky manipulačných zariadení do 28 MW elektrárne na biomasu pre zahraničného investora. Plánuje sa so spaľovaním slamených balov a drevnej štiepky vo vysokých objemoch a zabezpečenie dávkovania kotlov je jednou z najdôležitejších častí projektu.

Naša spoločnosť sa odlišuje od konkurencie tým, že ponúka riešenia šité na mierupožiadavkám a potrebám zákazníkov a nezameriava sa na sériovú výrobu,“ povedal František Keszeli, konateľ spoločnosti Alfa Conex Slovakia, s. r. o. „Všetky produkty sú jedinečné, ešte sme nevyvinuli, nevyrobili a nedodali dve úplne identické zariadenia. V tomto nám maximálne napomáha softvér Autodesk Inventor, ako silný 3D projekčný a vizualizačný nástroj.“

Marek Svoboda

Autodesk

www.autodesk.cz

Marek.Svoboda@autodesk.com