A generatív tervezéstől a gyártásig

A tervezést érintő fejlesztések izgalmasak, és olyan megoldásokat kínálnak az összetett problémákra, amelyek korábban fel sem merültek. De nem szabad megfeledkeznünk a gyártási folyamatokról sem, amelyek során az új, optimalizált terveket végül elkészítjük és használatba vesszük. Ez a cikk a Fusion 360-ban elérhető, egyre szélesebb körben használt generatív tervezési technológiával és az ilyen tervek gyártásának különböző módszereivel foglalkozik: az additív gyártással, a szubtraktív gyártással vagy akár a kettő kombinálásával. Célunk, hogy a tervezési és gyártási folyamatok áttekintésével bemutassuk ezt a fejlődésben lévő technológiát a különböző szintű gyártási képességekkel rendelkező potenciális felhasználóknak.

A generatív tervezés áttekintése

A generatív tervezés egy fejlődésben lévő tervezési technológia, amelynek lényege, hogy többféle megoldást nyújt egy adott tervezési problémára a teljesítménykövetelmények, az anyagok és a gyártási stratégiák alapján. A technológia segítségével létrehozhat és áttekinthet több, a teljesítménybeli és gyártási igényeinek megfelelő tervet, a számítási feladatokat pedig a felhőre bízhatja, hogy eközben mérnökei – vagy akár Ön – más feladatokkal foglalkozhassanak.

Nézzük meg közelebbről a folyamatot, és hogy valójában mi is kell egy terv generatív létrehozásához. Sajnos a generatív tervezés egyelőre nem varázsütésre működik, így tennünk kell némi előkészületet egy generatív tanulmány beállításához, mielőtt konkrét eredményeket kaphatnánk.

Akadályok és megőrzendő elemek

Az akadályok és a megőrzendő régiók segítségével meghatározható, hogy milyen geometriai elemeket kell tartalmaznia – vagy éppen tilos tartalmaznia – a végeredménynek. Minden alkatrész érintkezik valamilyen módon egy másik alkatrésszel, legyen szó akár furatokról, menetes furatokról, sínekről, fecskefarkú kötésekről stb. A megőrzendő régiók olyan területek, amelyek nélkülözhetetlenek az alkatrész megfelelő működéséhez.

Az akadályrégiók olyan területeket határoznak meg, amelyeket a generált végeredmény nem tartalmazhat. Ilyen elemek lehetnek az összeállítás egyéb alkatrészei, a kötőelemek, a szerszámok és az összeállítás egyéb alkatrészeinek mozgásához szükséges pályák.

A generatív tervezési tanulmányok futtatásához nincs szükség kiinduló alakzatra. Igény szerint azonban használhatók kiinduló alakzatok, amelyek növelik a terület–térfogat arányt, és segíthetnek a kapott eredmény formájának kialakításában. A kiinduló alakzatoknak metszeniük kell minden megőrzendő régiót, ellenkező esetben a generatív tanulmány sikertelen lesz.

Teheresetek

A teheresetek határozzák meg, hol szükséges további anyagot hozzáadni a tervhez annak érdekében, hogy a terv megfeleljen a teljesítménykövetelményeknek. Egyelőre csak lineáris statikus teheresetek adhatók meg, de a későbbi tervek között szerepel a nem lineáris, a dinamikus és a hőtani esetek hozzáadása is.

A jelenleg használható szerkezeti kényszerek közé tartozik a rögzített, csapos és a súrlódásmentes. A rögzített kényszereket az X, Y és Z tengelyek mentén lehet beállítani (az elforgatás és az elmozdulás korlátozásával). A csapos kényszerek radiálisak, axiálisak vagy tangenciálisak lehetnek. A jelenleg használható terhelések közé tartozik az erő, a nyomtaték, a nyomás és a csapágyterhelés. A terhelések típusuktól függően alkalmazhatók csúcsokra, élekre vagy felületekre.

Fontos megjegyezni, hogy a terhelések és kényszerek csak megőrzendő elemekre alkalmazhatók. Az akadályelemek csak arra szolgálnak, hogy ne kerüljön anyag olyan területekre, amelyek nem tartalmazhatnak anyagot.

A generatív tervezés a kezdetektől fogva számításba veszi a gyártás módját annak érdekében, hogy az eredmény gyártható legyen.

Gyártási korlátozások

A tervezők sokszor csak a tervezési folyamat végén kezdenek számolni a gyártási tényezőkkel, vagy a gyártási szakemberekre hagyják a gyártási nehézségek utólagos megoldását. A generatív tervezés a kezdetektől fogva számításba veszi a gyártási módszert annak érdekében, hogy az eredmény legyártható legyen.

Jelenleg három gyártási lehetőség van használatban, ezek a kötetlen, az additív és a szubtraktív.

A kötetlen lehetőség nem veszi számításba a gyártási tényezőket, hanem a szükségesnek ítélt geometriákat hozza létre. Az additív gyártás figyelembe veszi a maximális alámetszés szögét és a minimális vastagságot, és az alámetszés szögének megfelelő mennyiségű anyagot ad hozzá a geometriához. A szubtraktív gyártásnál 3 vagy 5 tengelyes megmunkálás adható meg. Mindkét módszer számításba veszi a minimális szerszámátmérőt és szerszámhosszt, emellett a 3 tengelyes kényszerek a beállítási irányokat is figyelembe veszik.

Anyagválasztás

A tanulmány alapanyagaként bármilyen anyag kiválasztható a Fusion 360 választékából, azonban csak lineáris anyagok választhatók. Így sajnos egyelőre nem jöhetnek szóba az olyan anyagok, mint például a fa. A Physical Materials (fizikai anyagok) párbeszédpanelen egyéni anyagok is meghatározhatók az egyéni additív polimerek vagy a szubtraktív gyártás során használt ötvözetek minél pontosabb szimulálása céljából.

Célok

A két választható cél a tömeg minimalizálása vagy a merevség maximalizálása. A tömeg minimalizálása esetén megadható egy biztonsági cél, és a rendszer a lehető legkevesebb anyagot használja fel a megadott követelmény betartásával. A merevség maximalizálása esetén egy biztonsági és egy tömegre vonatkozó célt adunk meg, és a rendszer igyekszik a megadott tömegcél betartásával csökkenteni az alakváltozást.

Eredmények áttekintése

A Generate (Generálás) gomb megnyomását követően a Fusion automatikusan megnyitja az Explore (Áttekintés) környezetet, ahol elkezdenek megjelenni az eredmények.

A részletes miniatűrök, a szűrők, a testreszabható szórásdiagramok és egyéb eszközök segítenek a tervezési, mérnöki és gyártási igényeknek legjobban megfelelő eredmények kiválasztásában.

Új terv és T-spline-ok szerkesztése

Ha megtaláltuk az igényeinknek leginkább megfelelő eredményt, az Exportálás gombbal hozhatunk létre egy új tervet. Ez az eredményt hálóból BRep formátumúvá alakítja, és egy új Fusion-tervben helyezi el az eredményként kapott szilárdtestet.

Az átalakítási folyamat egy T-Spline-alapú testet hoz létre, amely tartalmazza a generatív tervezés által létrehozott organikus felületeket, valamint az eredeti megőrzendő geometria éles éleit és kör alakú felületeit. Az átalakítási folyamat hatalmas előnye az, hogy az eredményeket T-Spline-ok segítségével tudjuk szerkeszteni. Az idővonalon a jobb gombbal a T-Spline alakzatra kattintva, majd az Edit (Szerkesztés) lehetőséget kiválasztva megnyílik a Fusion 360 Sculpt (Formázás) munkaterülete, amely számos szerkesztőeszközt tartalmaz. Ha nem ismeri a T-Spline-ok használatát, akkor sem kell aggódnia, az interneten számos oktatóanyagot találhat róluk.

Szimuláció

Ha jelentős mértékben módosította az eredményt a T-Spline-ok szerkesztésével, vagy ha a teheresetekhez jobban illene egy, a lineáris statikusnál fejlettebb szimulációs tanulmány, akkor érdemes lehet a szerkesztett eredményt átvinni a Fusion 360 szimulációs munkaterületére. A Fusion 360 Nastran megoldókat használ, és olyan fejlett szimulációs tanulmánytípusokat nyújt, mint a modális frekvenciák, a termikus feszültségek, a szerkezeti kihajlás, a nem lineáris statikus feszültség és az eseményszimuláció.

Gyártás

Ha az eredmény készen áll a gyártásra, a Fusion 360 a gyártási munkaterületen eszközöket nyújt az additív és szubtraktív gyártáshoz. Az additív eszközök jelenleg korlátozott, előzetes verzióban érhetők el: lehetőségünk van a modell elhelyezésére és megjelenítésére az alaplemezen, valamint támaszanyag létrehozására. Ezek a támaszanyag struktúrák főként a fémszinterezéshez készültek, de a későbbiekben a műanyagokhoz is elérhetők lesznek.

A szubtraktív gyártási eszközök fejlett 2 és 3 tengelyes marást kínálnak, amely könnyen átalakítható pozicionált többtengelyes (3+2) megmunkálásra, emellett pedig néhány alapszintű szimultán többtengelyes programozási megoldást is nyújtanak. A marás mellett az esztergálási, marási-esztergálási műveletek is támogatottak.

Forrás: Autodesk blog

Azon dolgozunk, hogy még több ügyfelünk számára elérhetővé tegyük ezt az új tervezési megközelítést és elkezdhessék felfedezni és bevezetni ezt a forradalmi technológiát. Ha Ön is fejlődni szeretne, most itt az alkalom, hogy szakértők kollégánk által vezetett tanfolyamainkon eljusson az alapoktól a generatív tervezésig, valamint az additív és a szubtraktív gyártásig. Részletek és további információ ITT.

Kapcsolattartó:

Sebők Róbert
CAD üzletág igazgató
+36 1 273 3413
+36 30 977 1824
sebok@varinex.hu