Tootedisainerina pead oma toote kujundamisel arvestama paljude teguritega. Disain ei pea mitte vaid kiirelt valmima, et minimeerida hilinenud tsükli jõudluse ja valmistatavusega seotud viivitusi ja kulude ületamist. Disainerid seisavad üha enam silmitsi ka probleemidega, mis on seotud disaini käitumise parema mõistmise ja kõige sobivama tootmisviisi hindamisega.
Õnneks pakuvad CAD-integreeritud topoloogia optimeerimise lahendused, nagu SOLIDWORKS Simulation Professional ja SOLIDWORKS Simulation Premium virtuaalse testimise tarkvara, tehnoloogiat, mis aitab sul kiirelt ja lihtsalt luua disaini jaoks optimeeritud kuju.
Tänu võimalusele viia läbi kiireid topoloogiauuringuid, on disaineritel võimalused automaatselt genereerida konkreetse disaini jaoks optimaalne kuju – uute tootmistehnikate kiireks kasutamiseks ning, et lõpuks rahuldada nõudmist suurema tootearenduse automatiseerimise, innovatsiooni ja läbilaskevõime järele.
Minu nimi on Anders Wentzel. Töötan PLM Grupi Taani kontoris tehnilise spetsialistina.
See blogipostitus on mõeldud sulle, kui soovid:
- Töötada efektiivsemalt
- Teada, kuidas kontrollida mitut disaini mõne kliki abil
- Teada, kuidas vähendada oma disaini kaalu, turvalisuses järeleandmisi tegemata
Vähenda toodete materjalikulu
Nagu varem öeldud, tuleb projekteerimisel arvestada paljude teguritega ning üheks neist on kasutatud materjali hulk. Suur kogus kasutatud materjali tähendab suuremat kulu. See võib olla tingitud tarnija üldisest materjalikulust, valmistoote kogumassiga seotud eneriga- või kütusekulust või keerulistest tootmismeetoditest.
Siinkohal tuleb mängu su disaini optimeerimine ning tänu SOLIDWORKS Simulation’ile on meil just selle jaoks mõned töövahendid: disainiuuringud ja topoloogiauuringud. Need mõlemad võtavad arvesse varasemaid simulatsioonitulemusi. Saad seada mitmesuguseid piiranguid ja eesmärke, näiteks kaalu vähendamine, maksimaalne deformatsioon ja ohutusfaktor.
Nende kahe erinevus seisneb peamiselt selles, et kuigi disainiuuringud muudavad su mudeli olemasolevaid mõõtmeid, võivad topoloogiauuringud eemaldada liigset materjali mingilt alalt, sõltumata su määratud mõõtmetest.
Vähenda dimensioone disainiuuringutega
Disainiuuringud on suurepärane viis olemasolevate mõõtmete (näiteks paksuse või pikkuse) kujunduses vähendamiseks. Nii on võimalik eemaldada materjali, ilma, et see kahjustaks materjali vastupidavust rakenduses.
Võtame näiteks selle riiuliklambri. See on modelleeritud nagu mistahes muu 3D osa ning viidud läbi simulatsiooniuuringu, et tuua esile disaini tugevad ja nõrgad küljed.
On selge, et rakendatav koormus 1500N (ligikaudu 150kg) ei aseta meid ligilähedalegi pingetele, mis tooksid kaasa materjali rikke (voolavuspiiri väärtus 27,5 MPa), seega on see suurepärane võimalus konstruktsiooni optimeerimiseks.
Võiksime lihtsalt kasutada katse-eksituse meetodit, ükshaaval mõnda dimensiooni muutes ning vahepeal uuringut läbi viies. Kuidas meil on ka vahendid, et kaasata mitut töötavat mõõdet ning käivitada rohkem kui ühte uuringut vaid mõne klikiga.
Selles näites oleme seadistanud kolm mõõdet, mida SOLIDWORKS’i sammhaaval muutma paneme, ning lisanud mudelisse piirangu maksimaalse pinge näol. See pinge (25MPa) on seatud voolavuspiiri väärtusest madalamale, tagamaks, et mudel koormuse all alt ei veaks. Lõpetuseks oleme lisanud eesmärgi minimeerida mudeli massi.
Kokku annavad need kolm muutujat 105 erinevat klambri mudelit, mille arvutamisega jätkame. Nende arvutustega on lihtne sirvida erinevaid kombinatsioone ja leida just see, mis vastab su disainivajadustele kõige paremini – punasega näidatud on need, mis ületasid meie piirangu 25 MPa.
Samuti, kuna seadsime eesmärgiks massi minimeerimise, esitab SOLIDWORKS meile optimaalse disaini, mis rahuldab endiselt meie piiranguid – selles näites kombinatsioon nr. 4. Sellel klõpsates kuvatakse meile muudetud kujundus. Seega, defineerides vaid mõned muutujad, on võmalik SOLIDWORKS vaid mõne klikiga panna arvutama palju erinevaid kujundusi!
Kui vaatame kogu massi vähendust, näeme langust 357,99-2210,38 = 147,61g.
Vähenda massi ja disaini orgaanilisi kujundeid topoloogiauuringutega
Topoloogiauuringute puhul on lõppeesmärk enam-vähem sama: kujunda oma disain tootmiseks, vähendades samal ajal selle massi. Selle lähenemisviisi kasutamisel on aga sageli tulemuseks orgaaniline kuju, mida tuleb hea lõpptoote saamiseks hiljem modelleerida. Kuna topoloogiauuringute tulemused on orgaanilised, on sageli ilmne, et võiks kaaluda osade 3D-printimist.
Topoloogia uuring luuakse, taaskord, määratledes mõned lõppeesmärgid – massi vähendamine, jäikus ja/või nihkumine. Samuti on võimalik määratleda mõned mudeli alad, mida SOLIDWORKS ei tohi muuta, näiteks paigaldusavad/-pinnad, olulised mõõtmed või muud muutujad.
Enne arvutamist saad märrata ka vormi lahtivõtmise suuna, mis tähendab, et programm arvestab, millises suunas peaks olema võimalik detaili vormist eemdaldada, kui see sel viisiul toodetakse. Kui arvutus on tehtud, on võimalik tulemus üle vaadata. Nagu mainitud, pole see tulemus veel tootmiseks valmis ning hiljem võib tekkida vajadus komponendi nullist modelleerimiseks.
Samuti on võimalik kujuga manipuleerida, lohistades vasakul näidatud liugureid, et mudelit jämedamaks muuta või täpsustada.
Kui oled rahul, saad kuju teise osafaili eksportida ja alustada 3D-printimist või sellega edasi töötamist.
Siin näitame klambri ümberehitatud versiooni pärast topoloogiauuringu lõpetamist.
Pärast klambri modelleerimist viisime selle läbi oma varasema simulatsiooni, et kontrollida, kas meie disain vastab endiselt seatud disainikriteeriumitele – mida see ka teeb:
Kasutades seda topoloogia lähenemist, on meie disaini mass vähenenud 357,99 – 206,79 = 151,2g.
Saavuta optimaalne disain järeleandmisi tegemata
Kuigi need kaks meetodit aitavad su disaini optimeerida, teevad and seda erineval viisil:
Disainiuuringud võtavad su olemasolevad mõõtmed, nii paljud, kui soovid, ja muudavad neid vastavalt su spetsifikatsioonidele ning esitavad optimaalse disaini.
Topoloogiauuringud võtavad su disaini ja prooviviad eemaldada nii palju üleliigset materjali kui võimalik, mudeli terviklikkust kahjustamata.
Mõlemad on tähtsad tööriistad optimeerimisprotsessis kasutamiseks ja võimaldavad täita ootusi terviklikuma ja valmis kujunduse osas. SOLIDWORKS’I topoloogiauuringuid kasutades saad kiiremini luau kergemaid ja kvaliteetsemaid osi, sest hakkad juba algul töötama oma disaini jaoks sobiva optimaalse kontseptisooniga. See võimaldab sul tagada suurema disaini täpsuse, kontrollides komponentide jõudlust ja parandades disaini valmistatavust.
