Trendy v CAD technologiích: mechatronika a integrace 2D a 3D

Trend č. 1: 2D a 3D společně

V současném ekonomickém prostředí se výrobní společnosti snaží vyrovnat s konkurencí především zvyšováním produktivity, avšak bez nutnosti velkých investic do nových technologií. Pro tyto společnosti hrají velmi důležitou roli v produktovém navrhování a vývoji jak 2D, tak 3D technologie. Proto v současnosti nejde o to, jak kompletně nahradit 2D nástroje 3D řešeními, ale o vhodnou kombinaci obou světů. Ve skutečnosti 75 % výrobních společností využívá nástroje pro 2D navrhování pro své každodenní úkoly. Většina průmyslových výrobců a spotřebitelských firem sice využívá 3D nástrojů pro špičkové navrhování, ale v oblasti tvorby výkresů a ke spolupráci se zákazníky a dodavateli stále využívají výrobní výkresy ve 2D.

Velkou výzvou dnešních společností je potřeba začlenit 3D nástroje do svých návrhových procesů s minimálními následky na stávající 2D systémy, které jinak pracují ke všeobecné spokojenosti. Nejčastější obavou dnešních výrobců při přechodu do 3D návrhového prostředí je, že během tohoto přechodu dojde k omezení stávajícího konstrukčního workflow a oni nebudou moci pracovat na svých aktuálních projektech postavených na 2D technologiích.

Kombinace 2D a 3D prostředí

Jaký přístup proto zvolit? Nejlepším řešením je kombinace 2D a 3D prostředí, které je například součástí komplexní nabídky řešení Autodesk. To uživatelům umožňuje nadále pracovat ve známém prostředí AutoCAD a plně využívat stávající data a zkušenosti a pak ve správný čas hladce integrovat inovativní 3D technologie. Tento postup ušetří konstruktérům spoustu hodin jinak strávených na zdlouhavé integraci různorodých technologií namísto toho, aby se věnovali tvorbě inovativních návrhů.

Ve světě navrhování dnes není vše jen 2D nebo jen 3D. Výrobní společnosti navrhují ve více či méně hybridním prostředí, kdy využívají to nejlepší z obou světů. Je však důležité, aby je využívaly s cílem vyšší produktivity, nižšího rizika chybovosti a efektivní komunikace se zákazníky a partnery. Díky integraci 2D a 3D konstrukčních procesů, která je součástí nejnovější verze produktů Autodesk Inventor, mohou uživatelé vytvořit prostředí s maximální hodnotou.

Trend č. 2: nástup mechatronických výrobků

Na trhu dnes rychle přibývá počet mechatronických produktů, které vyžadují mechanické, elektronické a počítačové techniky. Mechatronika je kombinace mechaniky, elektroniky a softwarového inženýrství, která umožňuje vývoj jednodušších, efektivnějších a spolehlivějších víceúčelových systémů. Je životně důležitá pro mnoho odvětví výrobního průmyslu jako spotřební zboží, letecký a obranný průmysl, automobilový průmysl, zdravotnictví nebo zpracování materiálů.

Mechatronika pomáhá například výrobcům v oblasti automobilového průmyslu nabízet zákazníkům nové atraktivní funkce v krátkém čase - detekce slepých míst, palubní GPS systémy - přičemž zlepšuje spolehlivost a snižuje náklady nejen ve výrobě, ale i v pozáručním servisu a při reklamacích. Přestože mechatronické produkty jsou oblíbené a mohou přinášet značnou strategickou výhodu, jsou také poměrně složité. Například rozvoj elektronických a mechatronických součástí vozidel si vyžádal rozšíření softwarového kódu palubního počítače z původního milionu řádek v období devadesátých let až na současných více než 100 milionů.

Jeden digitální model pro všechny

Výrobní společnosti ušetří čas i peníze, když umožní všem svým týmům spolupracovat v rámci vývoje mechatronických produktů na stejném digitálním modelu, aniž by se pokoušely složitě integrovat informace ze vzájemně nepropojených konstrukčních systémů. Mnoho výrobců dnes nahrazuje tradiční fyzické protypování za digitální prototypy. Protože digitální model simuluje kompletní produkt, konstruktéři mohou lépe vizualizovat, optimalizovat a upravovat návrh ještě před vytvořením fyzického prototypu. Sledováním a porovnáváním výsledků testů fyzických a digitálních prototypů dokážou dnešní výrobci hlouběji pochopit své produkty i prostředí, ve kterém pracují, což vede ke zvýšení kvality vlastních výrobků.

Zatímco konstrukční týmy pracují na digitálním prototypu, nástroje pro řízení dat posílají použité elektrické a mechanické komponenty do kusovníku. Prostřednictvím těsně integrovaných informací o elektrických/elektronických a mechanických charakteristikách produktu mohou vývojové týmy vytvořit přesné 2D a 3D návrhy v kratším čase, což umožňuje výrobcům rychlejší uvedení finálních produktů na trh.

Příklad z praxe: konstrukce drátových řezaček

Slovenská společnost Emotek je zajímavým příkladem navrhování a výroby mechatronických produktů, neboť navrhuje a vyrábí nejnovější verze elektroerozivních řezaček, přičemž zajišťuje jak finální strojírenskou, tak řídicí elektronickou část a software. Jedním z posledních projektů firmy Emotek je elektroerozivní drátová řezačka EIR-EMO2. Jde o pětiosou drátovou řezačku se čtyřmi řízenými osami umožňujícími velký rozsah posuvu s vysokou přesností polohování při minimální půdorysné ploše stroje. Zařízení obsahuje integrovaný systém pro přípravu řídicích programů zajišťující import a export geometrických tvarů a automatickou konstrukci tvaru podle zadaných parametrů.

Klíčovými výzvami v procesu konstrukce těchto zařízení je přístup k databázi jednotlivých součástek, výpočty, technická podpora a 3D modelování. Nicméně díky neustálému zkracování doby životního cyklu, kdy zákazníci vyžadují inovace čím dál rychleji, je třeba také poměrně často vylepšovat konstrukci zařízení, což klade vysoké nároky na konstruktéry z hlediska rychlosti a efektivity při dodržení vysoké kvality jejich práce.

Nasazení Inventoru

Konstruktéři společnosti Emotek již od jejího založení pracují se softwarovým řešením společnosti Autodesk. Nejprve to byly produkty AutoCAD 13 a AutoCAD 2000. Z důvodu potřeby využívání výhod 3D technologií a z důvodu tehdejších dobrých znalostí a zkušeností s 2D technologií Autodesku přešli konstruktéři na 3D software Autodesk Inventor, který nyní používají již více než 6 let. V nejnovější verzi softwaru Autodesk Inventor  byl kompletně zpracován také vývoj zmíněné řezačky EIR-EMO2.

Autodesk Inventor zvýšil efektivitu celého vývojového procesu, urychlil tvorbu dokumentace, a umožnil také snadnou komunikaci inovativních návrhů napříč firmou. Autodesk Inventor umožňuje vypracovat návrh kvalitněji z hlediska designu i z hlediska technické a výpočetní podpory. Díky tomu, že Autodesk Inventor obsahuje špičkové nástroje pro vizualizaci a simulaci funkce zařízení, nabízí navíc možnost lepší vizuální prezentace koncovému zákazníkovi.

Martin Peňáz

//www.autodesk.cz/

jana.cenefelsova@myr.cz