NX CAD: wyzwania i rozwiązania w zakresie modelowania powierzchni
W wielu gałęziach przemysłu wytwarza się produkty, którym stawiane są wysokie wymagania dotyczące ich kształtu. Wynikają one z potrzeby uzyskania efektownej, estetycznej i ergonomicznej bryły, przy jednoczesnym dążeniu do oszczędności materiału i konieczności zachowania niezbędnej wytrzymałości i trwałości wyrobu. Na etapie projektowania CAD kształty takie uzyskuje się najczęściej w procesie modelowania powierzchniowego. System NX CAD firmy Siemens PLM Software oferuje konstruktorom bogaty wachlarz narzędzi modelowania powierzchniowego, zapewniających możliwość sprostania nawet najtrudniejszym wyzwaniom projektowym.
W sytuacji, gdy nowe produkty muszą być wprowadzanie na rynek w bardzo krótkim czasie, niezwykle ważne jest zapewnienie konstruktorom możliwości szybkiej i elastycznej pracy. W systemie NX CAD jest to możliwe dzięki integracji wielu różnych technik modelowania w jednym programie. Modele mogą być tworzone z powierzchni generowanych na przygotowanej wcześniej przestrzennej siatce krzywych, z powierzchni określających zarysy wyrobu poprzez ich przycinanie i łączenie ze sobą, a także z obiektów bryłowych poprzez ich przycinanie odpowiednio ukształtowanymi powierzchniami.
NX CAD umożliwia również bardzo szybkie tworzenie nowych kształtów na etapie koncepcyjnym dzięki wykorzystaniu metody subdivision modeling. Pozwala ona na swobodne kształtowanie modelu poprzez podzielenie go na obszary i ich plastyczne modyfikacje. W efekcie w krótkim czasie można uzyskać pożądany kształt posiadający wysokiej jakości powierzchnię.
Na szybkość procesu modelowania w NX CAD wpływa także fakt, że funkcje posiadają wiele dodatkowych opcji, które umożliwiają uzyskanie pożądanego efektu w mniejszej liczbie operacji. Przyczynia się to do znacznego skrócenia historii modelu i czasu potrzebnego na jego aktualizację po wprowadzeniu zmian. Dla szybszego odnalezienia właściwej opcji, w oknach dialogowych są one opisane i/lub odpowiednio zilustrowane.
Na szybkość pracy w NX CAD i zmniejszenie niezbędnej liczby operacji ma również wpływ możliwość zastosowania poszczególnych funkcji dla wielu obiektów jednocześnie. Tak jest na przykład w przypadku operacji przycinania krzywych, gdzie na każdej z nich można indywidualnie wyznaczyć regiony do usunięcia. Podobnie jest w przypadku wydłużania wielu powierzchni – można tego dokonać w jednej operacji.
Niezwykle efektywna w tym zakresie jest nowa funkcja w NX CAD do łączenia powierzchni. Wskazane powierzchnie są automatycznie przycinanie lub wydłużane, a jeśli tworzą zamkniętą objętość, są ze sobą zszywane do postaci obiektu bryłowego.
Poza szybkością, kluczowym aspektem modelowania powierzchniowego jest możliwość otrzymywania powierzchni o wysokiej jakości. Dla uzyskania pożądanego efektu wizualnego powierzchnie projektowanego modelu muszą być połączone z zachowaniem odpowiedniego poziomu ciągłości. System NX CAD umożliwia modelowanie nowych powierzchni w pełnym zakresie ciągłości, od G0 do G3. Pożądany poziom ciągłości może być nadawany na etapie rysowania krzywych definiujących powierzchnię lub podczas tworzenia powierzchni połączonej z już istniejącymi ściankami modelu.
NX CAD posiada również funkcje pozwalające na modyfikację kształtu już istniejących powierzchni tak, aby spełniały niezbędne kryteria. Funkcja dopasowania krawędzi (Match Edge) zapewnia uzyskanie odpowiedniej ciągłości połączenia dwóch powierzchni, a funkcja symetrii krawędzi (Edge Symmetry) tak modyfikuje powierzchnię, aby zachowywała wymaganą ciągłość ze swoim odbiciem lustrzanym.
Podczas modelowania powierzchniowego często problemem jest niska jakość posiadanej geometrii referencyjnej. Skutkiem tego krzywe przecięcia, zrzutowane lub odsunięte, wykorzystywane jako profile lub prowadnice podczas modelowania powierzchni, nie zachowują wymaganej ciągłości. Aby nie było konieczne czasochłonne rysowanie nowych krzywych, funkcje tworzenia powierzchni posiadają opcję automatycznego tworzenia wysokiej jakości krzywych dopasowanych na podstawie wskazanych w operacji krzywych wejściowych.
Dla zapewnienia najwyższej jakości modelowanych powierzchni konieczna jest ich ciągła kontrola. NX CAD posiada bogaty zestaw funkcji do analizy krzywych i powierzchni. Umożliwiają one szybkie sprawdzanie ciągłości, krzywizny i pochyleń, również dynamicznie w trakcie modyfikacji modelu, tak aby szybko wyeliminować błędy i uzyskać pożądany efekt.
Analizy wykonywane są bardzo szybko dzięki wykorzystaniu obliczeń wielowątkowych na procesorach wielordzeniowych. W trakcie tworzenia nowych powierzchni są one na bieżąco kontrolowane. W przypadku powstawania samoprzecięcia użytkownik zostaje o tym poinformowany, co pozwala na odpowiednio wczesne wykrycie problemu i zastosowanie działań naprawczych.
W czasie modelowania powierzchniowego często trudnym i czasochłonnym procesem jest modelowanie dodatkowych szczegółów na istniejącej już powierzchni produktu. W takim przypadku rozwiązaniem upraszczającym i przyspieszającym pracę jest możliwość nanoszenia kształtów na powierzchnię poprzez jej rozwinięcie i ponowne uformowanie. W NX CAD można tego dokonać za pomocą funkcji Flattening and Forming, bądź poprzez odpowiednie wykorzystanie możliwości kształtowania globalnego (Global Shaping – By Surface).
W praktyce przemysłowej bardzo często wykorzystuje się modele już istniejących produktów do uzyskania nowych ich wariantów. W systemie NX CAD dostępne są zaawansowane funkcje do kompleksowej modyfikacji kształtu modelu. Polecenia X-Form i I-Form umożliwiają swobodną zmianę kształtu ścianek powierzchni lub bryły poprzez modyfikację siatki ich biegunów.
Z kolei funkcja kształtowania globalnego (Global Shaping) pozwala na „naginanie” istniejącego modelu w określonym kierunku lub poprzez dopasowanie się do geometrii wzorcowej (krzywej lub powierzchni).
Przedstawione powyżej funkcjonalności sprawiają, że NX CAD jest wiodącym na świecie systemem w zakresie modelowania powierzchniowego.opracował
Piotr Menchen
Interesuje Cię program NX CAD? Skontaktuj się z nami: www.gmsystem.pl/kontakt