Solid Edge ST10 – tworzenie przyszłości dla rozwoju produktów
W dniach 26-28.06., producent Solid Edge (Siemens PLM Software) zorganizował dla europejskich inżynierów aplikacyjnych specjalizowane szkolenie, podczas którego przedstawiono szereg nowości dostarczanych wraz z najświeższą generacją systemu, tj. ST10. Inżynierowie firmy GM System wzięli aktywny udział w tym szkoleniu.
Dlatego też, dysponując najnowszymi informacjami, pragniemy tu przybliżyć najistotniejsze z nowości Solid Edge ST10.
1. Convergent modeling
Siemens PLM jest jednym z prekursorów koncepcji INDUSTRY 4.0. Więcej informacji na ten temat znajduje się już na naszym blogu:
Industry 4.0 – GM System na targach Mach-Tool, cz. I
Industry 4.0 – GM System na targach Mach-Tool, cz. II
Industry 4.0 – GM System na targach Mach-Tool, cz. III
Jednym z filarów koncepcji INDUSTRY 4.0 jest pojęcie DIGITAL TWIN. Polega ono na założeniu, iż w celu finalnego wprowadzenia na rynek produktu spełniającego wszystkie przyjęte właściwości, dąży się do tego, aby na etapach poprzedzających jego produkcję i eksploatację, dysponować maksymalnie wiarygodnym wirtualnym modelem tego produktu. Innymi słowy, na możliwie wczesnych etapach rozwoju wyrobu należy zmierzać do utworzenia jego tzw. ‘cyfrowego bliźniaka’ (rys. 1), tj. modelu będącego możliwie dokładnym ‘odzwierciedleniem’ wyrobu rzeczywistego, pod każdym istotnym względem (geometria, właściwości fizyczne, charakterystyki użytkowe, etc.).
Pojęcie to może być w coraz większym stopniu skutecznie realizowane dzięki nowoczesnym technologiom 3D (rys. 2). Należy jednakże wciąć tu pod uwagę także nasilające się obecnie tendencje do oszczędności materiałowych.
Na powyższym rysunku można zauważyć ważne informacje o następujących trendach;
a) stopień wykorzystania rozwiązań do skanowania 3D będzie wzrastał o około 10% rocznie, prowadząc do tego, iż globalna wartość tego segmentu osiągnie 6 miliardów US $ w roku 2022,
b) 47% producentów spodziewa się wzrostu cen materiałów (o około 5% w ciągu najbliższych 12 miesięcy), czego konsekwencją jest znaczące dążenie do ‘odchudzania’ konstrukcji, z koniecznym zachowaniem jej niezbędnych właściwości,
c) branża ‘wydruku 3D’ rozwinie się w wyjątkowo szybkim tempie, zarówno w kwestii ‘wydruku’ wyrobów, jak też narzędzi do ich wytwarzania; uważa się, iż w 2025 r., 50% wyprasek polimerowych będzie powstawać w formach wtryskowych, które same zostały uprzednio ‘wydrukowane’.
Solid Edge ST10 jest w swych koronnych założeniach odpowiedzią dla powyższych wyzwań i trendów inżynierskich.
1.1 Generative design
ST10 umożliwia ubytkowe optymalizowanie geometrii modelu, tj. takie ‘odejmowanie materiału’, aby jednocześnie:
a) zminimalizować ilość wykorzystanego materiału,
b) utrzymać niezbędne właściwości, zwłaszcza wytrzymałościowe,
c) pozostawić rozmiar, kształt i lokalizację obszarów o znaczeniu witalnym, np. rejonów mocowania analizowanego obiektu do elementów otoczenia.
Proces optymalizacji geometrii dla korpusu mechanizmów nowoczesnej maszyny do szycia przedstawiono na rys. 3 (widok modelu ‘z zewnątrz’), rys. 4 (widok ‘wnętrza’ ze zwróceniem uwagi na korpus mechanizmów – trzy strzałki wskazują na różne obszary tego samego komponentu), rys. 5 (ogólna postać gabarytów zewnętrznych modelu korpusu), rys. 6 (zoptymalizowana geometria korpusu z uwzględnieniem naprężeń eksploatacyjnych) oraz rys. 7 (zoptymalizowana geometria korpusu ‘zamontowana’ w kompletnym projekcie 3D urządzenia).
Efektem powyższego jest obiekt będący ‘chmurą punktów’. Należy tu wspomnieć, że również w obszarze działań z ‘chmurą punktów’ ST10 oferuje wiele nowych korzyści, o czym poniżej.
1.2. Praca z danymi pochodzącymi ze skanerów 3D.
ST10 umożliwia docelową zamianę zaimportowanej chmury punktów – będącej efektem skanowania 3D – do postaci modeli powierzchniowych lub bryłowych. Odbywa się to poprzez zautomatyzowane przypisanie zbiorów sąsiadujących punktów do odrębnych obszarów, a następnie interpretowanie charakteru każdego z tych obszarów, tj. orzekanie, czy (z odpowiednią tolerancją) reprezentuje on lico płaskie, cylindryczne, sferyczne, nosi cechy powierzchni swobodnej, etc.). Dalsza praca 3D ma już charakter klasycznego modelowania powierzchniowo-bryłowego, jakże znanego użytkownikom SOLID EDGE. Na rys. 8 przedstawiono ww. proces na przykładzie zmiany ‘chmury punktów’ po skanowaniu geometrii opakowania, do postaci analitycznego modelu bryłowego.
1.3. Błyskawiczne przygotowanie modelu do wydruku 3D.
Najnowsza generacja SOLID EDGE to także nowa jakość w zakresie ‘wysyłania modelu do wydruku 3D’. Począwszy od rozbudowanych informacji nt. geometrii ‘drukowanego’ obiektu (rys. 9), poprzez szereg opcji do zarządzania ‘dokładnością eksportu’ (rys. 10), aż po gotowe rozwiązania dla zlecania wydruku ‘on-line’ w wyspecjalizowanych firmach zewnętrznych (rys. 11) – wszystko to z pewnością stanowi istotną wartość dodaną generacji ST10.
1.4. Połączenie powyższych narzędzi do postaci jednego funkcjonalnego rozwiązania.
W Solid Edge ST10 płynnie połączono powyżej opisane nowe funkcjonalności (p. 1.2 ÷ 1.4., gdzie wykorzystuje się geometrię reprezentowaną przez chmurę punktów) wraz z innymi funkcjonalnościami ST10 o charakterze powierzchniowo-bryłowym (rys. 12).
Dzięki tej integracji ‘dwóch światów’ CAD (dawniej wydawałoby się, że wręcz odrębnych) tj. ‘chmury punktów’ oraz modeli analitycznych, otrzymano nową filozofię prowadzenia działań 3D. Nosi ona nazwę ‘Convergent Modeling’ i z pewnością jest ona kamieniem milowym w rozwoju numerycznych narzędzi projektowych.
2. Czytelne i wygodne instrukcje (de)montażowe, serwisowe, etc.
ST10 dostarcza również nowy zbiór rozwiązań do szybkiego i łatwego tworzenia możliwie intuicyjnych instrukcji demontażowych, montażowych, naprawczych, ogólno-eksploatacyjnych, itd. Co więcej, ST10 umożliwia ich eksport do postaci ‘lekkich’ dokumentów w formatach natywnych, jak również w popularnych formatach takich jak .PDF (zwł. 3D), czy też HTML5 (do przeglądania on-line oraz off-line).
Proces tworzenia ww. instrukcji (rys. 13) charakteryzuje się właściwą asocjatywnością, tj. w przypadku modyfikacji geometrii elementów składowych, odpowiednie treści wynikowe zostaną zaktualizowane.
3. Analizy przepływów
Narzędzia obliczeniowe SOLID EDGE ST10 rozbudowano o możliwość prowadzenia zintegrowanych symulacji przepływów CFD. Na rys. 14 przedstawiono wybraną postać wyników wydajności chłodzenia napędu maszyny do szycia, wymuszonego przez wentylator.
Podsumowanie
Przedstawione tu zagadnienia reprezentują szereg całkowicie nowych narzędzi inżynierskich, diametralnie rozszerzając obszar zastosowań Solid Edge ST10 z jednoczesnym dalszym ułatwieniem sposobów jego praktycznego wykorzystania oraz wzrostu korzyści wynikających z tego faktu.
Należy jednakże zaznaczyć, iż jest to zaledwie część nowości dostarczanych wraz z najnowszą generacją SOLID EDGE. Dla bliższego poznania przedstawionych tutaj oraz wielu innych zagadnień dotyczących ST10, zapraszamy do obejrzenia nagrania specjalnego webinarium, które odbyło się 11 lipca.
opracował
Dr inż. Adam Budzyński
adam.budzynski@gmsystem.pl