Témata
Reklama

Soutěžní projekt v rámci výuky

12. 05. 2008

Na Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava na Fakultě strojní probíhala v zimním semestru 2007/2008 soutěž hodnotící nejlepší semestrální projekty. Tuto soutěž vyhlásila společnost Visteon-Autopal v rámci předmětu počítačová podpora konstrukčních prací provozovaného katedrou výrobních strojů a konstruování.

Společnost Visteon-Autopal je součástí nadnárodní společnosti Visteon, předního světového výrobce automobilových komponentů. Na soutěžním projektu spolupracovali odborníci z vývojového centra pro světelnou techniku se sídlem v Novém Jičíně.

Předmět počítačová podpora konstrukčních prací je na Fakultě strojní VŠB TU Ostrava vyučován již řadu let. Zahrnuje výuku 3D modelování a základů technických výpočtů prostřednictvím metody konečných prvků. Jako softwarový nástroj zde slouží CAD/CAM/CAE systém I-deas společnosti Siemens PLM Software, který mj. využívají i vývojáři ve společnosti Visteon-Autopal. Společnost Siemens PLM Software od roku 2001 realizuje plán přechodu stávajících uživatelů I-deas na systém NX. Plán se zaměřuje na strategické cíle zákazníků používajících I-deas tak, aby přechod z I-deas na NX byl nejen úspěšný, ale zachoval jejich investici a duševní vlastnictví obsažené v existujících I-deas datech.

Hardwarově posloužila pracovna s grafickými stanicemi SUN, vybavená výkonnými počítači se 2 procesory AMD Opteron 2,8 GHz a 4 GB RAM, kterou na univerzitě provozuje Centrum informačních technologií.

Reklama
Reklama
Reklama
Světelný modul

Soutěžní projekt

Sestavení soutěžního projektu pro studenty tak, aby byl smysluplný a přinesl očekávané výsledky, vyžaduje brát zřetel na mnoho specifických vstupních parametrů. Pro tento projekt byl tedy hledán předmět, který by splňoval zejména následující vlastnosti:

  • rozsah a obtížnost pro studenty reálně zvládnutelná během jednoho semestru (cca 12 týdnů);
  • co nejlépe hodnotitelné výstupy projektu podle předem daných a jasných kritérií;
  • předmět z reálné praxe a pokud možno také zajímavý.
Sestava světelného modulu

Zadání

Dominující aspekt takového projektu představuje řešení geometrie tvaru rámu tak, aby splňoval definované podmínky tuhosti a zároveň minimalizace objemu hmoty tohoto rámu. Hlavním důvodem minimalizace objemu je snaha o snižování výrobních nákladů úsporou množství použitého materiálu a také obecný tlak na snižování hmotnosti automobilových komponentů. Podmínky tuhosti zde definuje spodní hranice hodnoty 1. vlastní frekvence soustavy světelného modulu. To z důvodu rozkmitu světla při provozu světlometu a jeho vlivu na vnímání lidského oka.

Výpočtový model rámu

Jelikož se jedná o řešení geometrického tvaru jediného dílu, úloha svým rozsahem může odpovídat rozsahu zvládnutelnému během jediného semestru. To však za podmínek, že vše ostatní je předem důkladně připraveno včetně detailního návodu na sestavení výpočtové MKP úlohy a dalších materiálů. Zadání vyžaduje exaktní definici veškerých důležitých vstupních parametrů:

  • využití systému I-deas;
  • vstupní geometrický tvar, základní rozměrové prvky, úchytné části, maximální objemová obálka;
  • tloušťka vnějších stěn rámu, minimální a doporučená;
  • tloušťka vnitřních stěn rámu (žebra), minimální a doporučená;
  • obecný požadavek na tvar z hlediska vyrobitelnosti prostřednictvím dvoudílné formy s dělící rovinou;
  • typ použitého prvku sítě rámu pro MKP výpočtový model;
  • maximální velikost prvku sítě;
  • definice sestavení výpočtového modelu a zejména okrajových podmínek;
  • vlastnosti materiálu rámu;
  • minimální hodnota 1. vlastní frekvence soustavy s rámem: 80 Hz při pokojové teplotě;
  • termín odevzdání projektu.

Vstupní parametry hrají důležitou roli pro možnost spravedlivého hodnocení jednotlivých výsledků projektu. Konečný žebříček výsledků představuje seznam vzestupně seřazených velikostí objemů rámů, přičemž v uvedeném žebříčku hodnocených se mohou vyskytovat pouze projekty splňující veškeré vstupní parametry. V případě nedostatečné definice vstupních parametrů by mohlo docházet například k tomu, že významná hodnota 1. vlastní frekvence soustavy by mohla být ovlivňována změnou přesnosti výpočtové metody (např. velikostí a typem prvku sítě) a ne samotnou geometrií rámu. Vše tedy bylo definováno tak, aby autor navrhoval pouze geometrický tvar a jeho tuhost si vyhodnocoval skutečně exaktně definovaným MKP výpočtem. Vstupní parametry hrají důležitou roli pro možnost spravedlivého hodnocení jednotlivých výsledků projektu. Konečný žebříček výsledků představuje seznam vzestupně seřazených velikostí objemů rámů, přičemž v uvedeném žebříčku hodnocených se mohou vyskytovat pouze projekty splňující veškeré vstupní parametry. V případě nedostatečné definice vstupních parametrů by mohlo docházet například k tomu, že významná hodnota 1. vlastní frekvence soustavy by mohla být ovlivňována změnou přesnosti výpočtové metody (např. velikostí a typem prvku sítě) a ne samotnou geometrií rámu. Vše tedy bylo definováno tak, aby autor navrhoval pouze geometrický tvar a jeho tuhost si vyhodnocoval skutečně exaktně definovaným MKP výpočtem.

Studenti při práci na projektu

Vyhlášení projektu

Samotný projekt s možností hodnocení podle předem daných kritérií by ale bez zajímavého vlastního předmětu nemusel přinést očekávané výsledky. Hlavní snahou zde bylo zvýšit aktivitu a zájem studentů ve výuce a tím získat sérii výsledků, jejichž úroveň přesahuje projekty v rámci běžného semestru bez přítomnosti soutěžního projektu. Řešení tvaru rámu světelného modulu je atraktivní tím, že se jedná o automobilový průmysl a úloha vychází ze zadání řešení rámu světelného modulu pro světlomet automobilu značky Lincoln. Za jeden z hlavních motivačních prvků je možné považovat vyhlášené ceny od společnosti Visteon-Autopal: 1. cena: 15 000 Kč, 2. cena: 10 000 Kč, 3. cena: 5 000 Kč. K uvedeným finančním částkám patřilo také ocenění nejlepších studentů formou diplomu, které si jistě umí najít své místo například v profesním životopise.

Soutěžní projekt oficiálně vyhlásili zástupci firmy Visteon-Autopal pro 38 studentů ze tří studijních skupin formou přednášky v rámci předmětu počítačová podpora konstrukčních prací, která se konala dne 18. 10. 2007 na půdě VŠB TU v Ostravě-Porubě. Harmonogram tohoto předmětu v zimním semestru zahrnoval tyto části:

  • základy 3D modelování v modulu „Design“ systému I-deas;
  • základy výpočtů MKP v modulu „Simulation“ systému I-deas;
  • popis problematiky konstrukce rámu světelného modulu a sestavení výpočtového modelu simulujícího sestavu světelného modulu;
  • samostatnou práci studentů na projektu.

Vyhodnocení

Poslední termín pro odevzdání soutěžního projektu byl stanoven na 18. 1. 2008 jako poslední den semestru. 20 ze 38 studentů odevzdalo projekt do termínu a ve stavu zařaditelném do hodnocení v rámci vyhlášené soutěže. Z těchto projektů byl sestaven žebříček seřazený podle dosažené hodnoty objemu rámu. Dále následovalo setkání na půdě vyhlašovatele soutěže – společnosti Visteon-Autopal v Novém Jičíně. Zde byli vybráni čtyři nejlepší studenti na základě výsledků jejich projektu a dále se rozhodlo, že boj o první tři místa proběhne formou závěrečných prezentací těchto čtyř studentů. Dále byli navrženi další čtyři studenti na mimořádné ocenění za specifické vlastnosti výsledků jejich projektů. Do termínu závěrečného vyhlášení výsledků byly dodány ještě další projekty; celkem se jich tedy sešlo 35. Z nich byl sestaven celkový žebříček zahrnující všechny odevzdané projekty.

CAD modely studentských prací

Závěrečné vyhlášení výsledků soutěžního projektu proběhlo dne 20. 2. 2008 na VŠB – Technické univerzitě v Ostravě-Porubě za účasti děkana Fakulty strojní prof. Ing. Petra Horyla, CSc., proděkanky doc. Ing. Sylvy Drábkové, Ph.D., zástupkyně proděkana Dr. Ing. Anny Plchové, vedoucího katedry výrobních strojů a konstruování doc. Dr. Ing. Ladislava Kováře a dalších zástupců za univerzitu a společnost Visteon-Autopal. Hlavní ceny získali Jan Chrástek (1. místo), Josef Oleksik (2. místo) a Patrik Sniehotta (3. místo). Mimořádné ceny za realizaci projektu si zasloužili Radim Slanina, Michal Dvořáček, Jiří Poláček a Petra Richterová.

Fyzické modely nejlepších projektů vytvořené technologií Rapid Prototyping

Zástupci společnosti Visteon-Autopal nechali podle čtyř nejlepších projektů vytvořit prostřednictvím technologie Rapid Prototyping fyzické modely rámů. Zejména pro autory z řad studentů to bylo zajímavé setkání s reálnými hmatatelnými prototypy jejich výtvorů, které dosud znali pouze z virtuálního prostředí CAD systému.

Propojení výuky a praxe

Myšlenka zařazení soutěžního projektu do výuky u mne vznikla již dávno. Realizace se však neobejde bez aktivní spolupráce ze strany praxe. Díky odhodlání a aktivnímu přístupu Ing. Veroniky Prudilové, Ing. Vladimíra Dobruše a Ing. Jaroslava Schwarze ze společnosti Visteon-Autopal se v roce 2007 vše mohlo odehrát. Projekt ve výuce navodil studentům při práci konkurenční atmosféru, která přispěla nejen ke zvýšení aktivity a zájmu, ale také hlavně k samostatnosti studentů při realizaci. Série všech výsledků projektu, ať už více nebo méně úspěšných, vypovídá o tom, že každý ze studentů do své práce vložil své osobité myšlení a kus dobré práce. Těm nejlepším studentům patří gratulace a všem zúčastněným poděkování za vynikající spolupráci.

Ing. Michal Kolesár

Katedra výrobních strojů a konstruování, Fakulta strojní, VŠB TU Ostrava

VŠB TU Ostrava

www.fs.vsb.cz

lenka.chabicovska.ext@siemens.com

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 80505
Datum: 12. 05. 2008
Rubrika: Informační technologie / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
Související články
Zvyšte potenciál svého 2D CAD softwaru!

Stále příliš mnoho firem přichází o své finanční prostředky tím, že sice využívají nové technologie, ale ty nezvyšují jejich celkový potenciál. V takovém případě pomůže aplikace DraftSight od Dassault Syst?mes. Pomocí tohoto softwaru lze spouštět stávající DWG soubory a vytvářet nové za zlomek nákladů oproti jiným CAD řešením.

Aerospace - vlajkový průmysl s extrémními nároky

Letecký průmysl je ve Francii významným oborem, a tak není divu, že společnost Missler Software získala v této oblasti jedinečné zkušenosti díky spolupráci s většinou subdodavatelů v oboru. To ji spolu s tisíci díly obráběnými pomocí TopSolidCam řadí mezi špičky v leteckých technologiích.

Zlepšení produktivity navrhování a obrábění

O něco málo více než po roce je tu opět nová verze parametrického 3D modeláře Creo. Jak se povedlo vývojářům do již páté verze Creo zakomponovat požadavky trhu a jaké jsou hlavní směry inovací?

Související články
Příprava CAD modelu součásti pro výrobu

NC programátoři se velmi často potýkají s problémy týkajícími se různé kvality trojrozměrných modelů potřebné pro programování obrábění. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Letadlo poháněné sluneční energií vyrazilo na cestu kolem světa

Solar Impulse je projekt mající za cíl vyrobit letadlo poháněné sluneční energií, které dokáže obletět Zemi. Letoun je dílem švýcarského psychiatra a vzduchoplavce Bertranda Piccarda, jednoho z pilotů prvního balonu, který obletěl celý svět bez jediné přestávky, a švýcarského inženýra a podnikatele Andrého Borschberga. Vývoj zastřešuje polytechnika v Lausanne a podílí se na něm několik desítek specialistů.

Setkávání

Setkávání uživatelů konstrukčních a technologických softwarů má již dlouholetou tradici. Informace o novinkách, představení nejrůznějších tipů a triků, někdy i možnost si zasoutěžit a v neposlední řadě rovněž výměna zkušeností v neformální atmosféře patří k hlavním bodům programu takovýchto akcí.

Konstrukce i technologie snadno, rychle a bezpečně

CAD/CAM systém TopSolid verze 7.9 přináší v návaznosti na technologickou část další rozšíření možností v oblasti obecné konstrukce.

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.

Softwarové řešení pro přípravu NC programů

Firma FANUC nabízí možnost rozšíření svých CNC řídicích systémů o grafické programovací prostředí nazvané Manual Guide i.

Od správy nástrojů po simulaci NC programů

V oblasti integrované správy nástrojů u společnosti KHS hraje software pro správu nástrojových dat TDM zásadní úlohu. Tento software zde byl zaveden před čtyřmi lety a v současné době poskytuje 3D modely nástrojů a nástrojová a technologická data pro NC programování, simulaci výroby, seřizování nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.

CAM pro CMM

V posledních letech se ve strojírenství stále více dbá na přesnost výroby a tím i na kvalitu a efektivnost měřicího procesu. Měřicí proces dnes zasahuje i do různých stadií výroby, nejen do závěrečného procesu kontroly výrobku.

Racionalizace obráběcích operací s podporou CAD/CAM systému

V roce 2010 společnost Montupet zahájila výrobu na nové obráběcí lince v Laigneville ve Francii s cílem optimalizovat výrobu hlav spalovacích motorů a dalších slévárenských dílců pro automobilový průmysl. Mladý tým zkušebního centra pro podporu a vývoj technologií, který se v průběhu let rozrostl ze dvou na deset lidí, si vybral Missler Software jako ideálního partnera na pomoc při racionalizaci pracovních procesů ve svých závodech. TopSolid CAD a CAM jsou velmi vhodné pro systemizaci procesů obrábění a přesné zdokumentování jednoho každého výrobního postupu.

Komplexní CAM systém s metrologickými nástroji

Je tomu již několik let, kdy se systém Surfcam zařadil do portfolia produktů společnosti Vero Software, která je součástí nadnárodního technologického koncernu Hexagon. Takováto součinnost softwarových gigantů zaručuje optimální kombinaci nejmodernějších technologií v oblasti výroby a špičkových metrologických nástrojů.

Nové funkce pro automatizaci obráběcího procesu

Nová verze CAD/CAM softwaru TopSolidAM V7.13 přináší především jednodušší programování s funkcemi, které se velmi snadno používají. Výsledkem je úspora času, které lze dosáhnout díky novému vysoce výkonnému režimu analýzy kolizí a možnosti provádět řadu úloh zcela automaticky, což přináší celkově vyšší úrovně automatizace obráběcích procesů. V nové verzi najdeme i novou strategii najíždění, která zajistí vyšší životnost obráběcích nástrojů.

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