Témata
Reklama

Softwarové simulace

Pro vývoj jakýchkoli lidských výtvorů metodou pokus-omyl mnohdy již není prostor jak časový, ekonomický, technický a často i vliv nadřazených restrikcí. Proto není možné opomíjet nástroje a metody pro zefektivnění, zrychlení a zkvalitnění tvůrčího procesu. Existuje jich celá řada pro různé oblasti i fáze vzniku výrobku, přitom zásadní význam předvýrobních etap je neoddiskutovatelný.

Lubomír W. Novotný

Vystudoval konstrukci obráběcích strojů na FSI VUT v Brně. Zde rovněž absolvoval nástavbové studium Technického znalectví a obhájil disertační práci. Více než 16 let pracuje ve firmě Toshulin, a. s., kde se nejprve věnoval konstrukčním a vývojovým činnostem, inovacím, pevnostním výpočtům a byl několik let vedoucím detašovaného pracoviště a oddělení Vývojové projekty této firmy. Šest let je vedoucím úseku Technická podpora prodeje. Vedle hlavních profesních činností byl asistentem Ústavu výrobních strojů, systémů a robotiky na FSI VUT v Brně, vedoucí a oponent diplomových a disertačních prací, a je spolupracovníkem a přednášejícím na dalších moravských technických a ekonomických vysokých školách, dopisovatelem významných vydavatelství technických publikací a poradcem firem pro oblast dodávek CAD/FEM software. Aktuálně je například činný ve výkonném výboru Společnost pro obráběcí stroje či pracovní skupině „Metodika mapování budoucích kompetencí - KOMPETENCE 4.0“ při MPSV.

Donedávna ještě přinášelo vícero konkurenčních výhod nasazení 3D CAD programů. V době, kdy už má nějaký objemový modelář snad každý konstruktér, nezbývá než smeknout před těmi, kteří vyvíjejí své úspěšné a konkurenceschopné výrobky ve 2D programu, natož na rýsovacím prkně. Potvrzuje to skutečnost, že CAD je nástroj a nemůže suplovat invenci člověka. Realitou je, že vlastnictví 3D CAD programu již není prostředkem v boji s konkurencí.

Aktuálně lze produktivitu konstrukčních a vývojových činností zvyšovat zlepšováním procesů, správou výkresové dokumentace nebo rovnou celého životního cyklu. Posledně jmenované představuje podpůrné programy, které postihují oblasti, ve kterých jednotliví aktéři už mají „nalinkováno“, co mají dělat. O funkci, bezpečnosti, nákladovosti atd. výrobku je už dávno rozhodnuto. Významné dopady na vlastnosti a funkcionalitu produktu má výpočtové modelování. Proto simulační programy doznávají stále větší důležitosti. Jejich čím dál častější nasazení v běžné konstrukční praxi je mimo prostou nezbytnost rovněž způsobeno jistým „polidšťováním věd“, kterou k uživatelům promlouvají.

Reklama
Reklama
Reklama
Autodesk Simulation Mechanical v technické praxi.

Zdálo by se, že firma Autodesk funguje na vlně stále hojně používaného a nostalgii nabuzujícího programu AutoCAD, výrazně mladšího programu Inventor a stavařský Revit je okrajovou záležitostí. Tolik pohled strojaře. Avšak zrovna stavebnictví je v zahraničí velmi dobrý a významný artikl a obrovské množství počítačových her a celovečerních filmů vzniká na programech Autodesku. Nebude snad překvapením, že se firma Autodesk stala významným hráčem na poli simulačních programů.

Aktuálně jsou k dispozici pro základní užití simulační moduly, které jsou součástí programu Inventor Professional. Výpočtový modul pevnostních simulací je omezen na linearity a modul analýz kinematických mechanismů neumí pracovat s poddajnými tělesy. Vzájemně se však doplňují, a tak není problém provést kontrolu součásti numerickými metodami pružnosti a pevnosti na základě vstupů z dynamiky.

Force Effect motion - simulace kinematiky mechaniz


Poněkud „vykořeněnou“, nikoli však nezajímavou skupinu tvoří programy pro mobilní platformu. Autodesk je dlouhodobým, ale přitom nenápadným podporovatelem platformy Mac OSx (původně na něm začínal AutoCAD) a iOS. V posledním období i dalších operačních systémů. Pro mobilní zařízení jsou určeny programy ForceEffect (řešení dvourozměrné úlohy statiky ocelových konstrukcí) a pro pohybová zadání je ForceEffect Motion. U mechanismů řešených rovněž ve dvourozměrném prostoru lze zjišťovat rychlosti a zrychlení ve zvolených místech. Pokud potřebujete znát reakce na zatížení jak vnějšími silami či setrvačnými účinky, je možné je zjistit v dané poloze přenesením do programu ForceEffect. Oba programy mohou posloužit rovněž jako názorná školní pomůcka a není náhodou, že existuje velké množství zájemců, kteří by je rádi měli na svém PC.

Simulační nástroje pro profesionální užití, které Autodesk nyní nabízí, jsou programy Autodesk Simulation Mechanical (mechanika tuhých těles), Autodesk Simulation CFD (mechanika tekutin), Autodesk Robot Structural (ve specializované podobě stavebnictví), Simulation Composite Analysis a Design (jistá forma materiálového výzkumu), Autodesk Simulation Moldflow, a jako poslední Autodesk Simulation DFM (oba oblast výroby plastových výrobků a lisovacích forem).

Autodesk Simulation DFM je program (spíše utilita) běžící na pozadí procesu vzniku plastové součásti. Uživatel může v každém kroku povolat na pomoc nástroje, které zanalyzují vyrobitelnost atd. součásti vstřikováním plastů. Moldflow je pro stejnou oblast výrazně sofistikovanější nástroj, který dokáže mimo výrobek (proces vstřikování, chladnutí a následné deformace) postihnout i simulace chování forem, jejich chlazení a další. Program obsahuje několikatisícovou knihovnu materiálů.

Autodesk Robot Structural má velmi daleko k čemukoli kybernetickému, zato stavebnictví a stavební konstrukce zvládá na výbornou. Program je plný vychytávek a specializovaných nástrojů, které usnadňují analýzy statiky a seizmické odolnosti budov a další specifické stavařské problémy.

Poslední dva programy, u kterých se zastavíme, spadají do oblasti klasického strojírenství. Autodesk Simulation CFD se specializuje na řešení úloh v oblasti proudění tekutin a tepla. Program obsahuje matematické modely a nástroje pro problematiku stlačitelných a nestlačitelných kapalin, lze řešit ustálené i tranzientní úlohy. Rovněž v něm samozřejmě spočítáte například obtékání osamocených budov vzduchem i kompletní zástavbu, přesto pro tyto účely Autodesk vyvíjí specializované nástroje.

Pevnostní výpočty integrované v CAD - Inventor Professional

Vedle pohybujících se veličin po síti – typické proudění – umí Simulation CFD řešit úlohy s pohybujícími se tělesy (míchadla, lodní šrouby apod.). Program je rovněž schopen propojit vícero fyzikálně odlišných úloh. Výsledky teplotní analýzy a nebo mechanického působení proudící kapaliny na tuhá tělesa lze použít jako vstupní zatížení v programu Simulation Mechanical.

O programu Autodesk Simulation Mechanical je možné konstatovat, že jde o typicky strojařskou aplikaci pro výpočtové modelování osamocených těles i mechanických soustav. Protože teoretická mechanika je „jen jedna“ a protože obsahuje velké množství materiálových modelů, je v tomto programu možné analyzovat betonové stavby (při existenci Robot Structural není dominantní oblast užití), pružná pryžová těsnění a samozřejmě kovové součástky. Lineární úlohy mechaniky jsou samozřejmostí jak při silovém, deformačním či teplotním zatěžování, stejně tak umí spočítat vlastní kmity.

Řadu dalších úloh, které však zahrnují silové působení, nelineární materiály, setrvačné účinky a rázové děje, kontakty a další vstupy, které úlohu jako celek činí nelineární a nestacionární, jsou ukryty pod označením MES (Mechanical Event Simulation). Pro strojařské užití má Simulation Mechanical zapracovánu řadu specializovaných funkcí, které pomáhají rychle vytvářet výpočtové modely, šetří elementy atd. Příkladem takovéto funkce může být šroubový spoj, který lze modelově nahradit prutovými tělesy.

Lubomír W. Novotný

lubomir.novotny@toshulin.cz

Reklama
Vydání #9
Firmy
Související články
Softwarový simulátor stavebního stroje nahrazuje nákladné prototypy

Vývoj stavebních strojů bývá spojen se stavbou fyzických prototypů nových zařízení. Ty však vyžadují vysoké finanční náklady a množství času. Efektivní řešení dnes nabízejí softwarové simulátory. Společnost Volvo Construction Equipment zařadila do vývoje simulátor „human-in-the-loop“, který vyvinula v nástrojích Matlab a Simulink firmy MathWorks.

Budoucnost zkušebnictví

Společnost AV Engineering, a. s., je v ČR známa především ve spojení s produkty PTC - PTC Creo, Windchill nebo Vuforia a Thingworx. Její dceřiná společnost AV R&D, s. r. o., se zabývá zakázkovým vývojem výrobků, technickými výpočty, simulacemi a v neposlední řadě také zkouškami a testováním výrobků.

Na cestě ke zrození stroje, část 3:
Cenová nabídka

Série deseti článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje proces výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, na jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu, technické parametry a návratnost investic.

Související články
Na cestě ke zrození stroje,
Část 1. Průzkum trhu

Série 10 článků, jejichž autorem je konstruktér Michal Rosecký, popisuje postup výroby obráběcího stroje. Krok po kroku nás provází tímto náročným procesem, v jehož závěru je po stránce vývoje a výroby rentabilní moderní výrobní zařízení s inovativními prvky, o které trh projeví zájem a po uvedení do provozu přinese zákazníkovi deklarovanou profitabilitu a návratnost investic.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Průmysl 4.0 v praxi

Reflexe současného poznání s aplikací prvků Průmyslu 4.0 do praxe byla předmětem odborné konference, kterou společnost Ceratizit společně se svými partnery připravila pro téměř stovku účastníků z řad výrobních společností ve svém Technickém centru. Od původního teoretizování o aspektech Průmyslu 4.0 jsme se nyní dostali již k praktických zkušenostem.

Jste připraveni na budoucnost? Zjistěte to...

Každý den se probouzíme do situace, kdy nekonečný boj o nové zákazníky o kousek přitvrdí, je stále náročnější a vyhraje ten, kdo se nejlépe a nejrychleji přizpůsobí. Jak řekl rakouský psychiatr Viktor Frankl, základní lidskou vlastností je svoboda rozhodnout se, i když její uplatnění nemusí být lehké. Člověk není svobodný ve vztahu k podmínkám, v nichž žije, ale má svobodu v tom, jaké k nim zaujme stanovisko. Jak se rozhodnete vy?

Pokročilá správa dat napříč celým životním cyklem

Obstát na trhu průmyslových výrobců dnes není snadné. Klíčem je úzká spolupráce, přehledná dokumentace, efektivní procesy a co nejméně problémů s kvalitou. S tím vším vám pomůže platforma, která propojuje správu produktových dat (PDM) s cloudovým systémem pro řízení životního cyklu výrobku (PLM).

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

MSV představí svět budoucnosti

Mezinárodní strojírenský veletrh vstupuje do svého již 61. ročníku. Během let se z něj stal nejrenomovanější oborový veletrh. Je tedy jasné, že řídit jej tak, aby renomé neztratil, není nic snadného a vyžaduje to člověka nejen schopného, ale i zkušeného. Současný ředitel, Ing. Michalis Busios, bezesporu splňuje obojí. Dokladem je skutečnost, že pro veletrh úspěšně pracuje již od roku 2008.

Ultra lehké komponenty vyráběné 3D tiskem

V posledních letech se do širšího povědomí dostávají aditivní technologie, neboli 3D tisk, kde je součást tvořena přidáváním materiálu nikoliv jeho odebíráním, jako je tomu u klasického obrábění. Jejich využití je zkoumáno napříč nejrůznějšími obory od strojírenství přes architekturu až po medicínu a módu. Pokud se omezíme na 3D tisk kovů, zjistíme, že aditivní technologie jsou brány jako prostředek pro výrobu tvarově složitých a občas konvenčními způsoby zcela nevyrobitelných dílů. Jsou brány jako jakási ideální výrobní technologie pro výrobu čehokoliv. V posledních letech se navíc stále více skloňuje spojení aditivní technologie a topologické optimalizace, což je způsob návrhu tvaru dílu na základě matematické optimalizace. Jak lze tušit, navržený tvar je značně složitý a často bývá označován jako organický. Takové díly jsou údajně vhodné pro 3D tisk, ale není tomu tak. Ve většině případů je realita daleko prozaičtější. Použití aditivní technologie je pouze jediná možnost, jak takový díl vyrobit.

Praktický výzkum nám dělá svět lepším

Prof. Ing. Milan Gregor, PhD. se narodil v Prievidzi a dětství prožil v Necpaloch. Zde u příležitosti oslav 600. výročí první písemné zmínky byl v roce 2015 oceněn Cenou primátorky Prievidzy za mimořádné zásluhy v rozvoji hospodářství, vědy a techniky a šíření dobrého jména Slovenské republiky v zahraničí.

Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Rodinné podnikání v přesné strojařině

Brněnská firma VKV Horák se zabývá konstrukcí, vývojem a výrobou přístrojové mechaniky, přípravků, jednoúčelových strojů, forem pro vstřikování plastů, lití polyuretanových dílů a vakuovému tváření plastů. S jejím zakladatelem, panem Zdeňkem Horákem, jsme si povídali o aspektech podnikání v českém prostředí, o vzdělávání, kvalitě škol, průmyslu budoucnosti.

Opřít se o silného partnera

V dnešní době hospodářského růstu mnoho firem přemýšlí o rozšíření výroby. To se však neobejde bez úvah o tom, kde získat prostředky na nové stroje a zařízení. Řešení má jméno SGEF.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit