CA- platformy a simulácie v CADe

Autor: 24. augusta 20177 augusta, 2018Femap – Novinky

Požiadavky na nové produkty sú čoraz prísnejšie, zákazník chce kvalitné, ľahké, rýchle, ale zároveň lacné veci, ktoré ešte navyše aj dobre vyzerajú.

V procese vývoja nového produktu boli v minulosti výpočty na začiatku dizajnovania na úrovni zaužívaných skúseností, tabuliek, prípadne ručných výpočtov. Väčšina pokročilejších simulácií pomocou MKP bola vykonávaná na konci vývoja ako verifikácia – osobitná fáza vývoja, čo sa dá prirovnať ako „dať voz pred koňa“.

Fyzické testovanie a skúšanie niekoľkonásobne zvyšuje náklady na vývoj, pričom jediný spôsob ako ubrať z testovania je robiť viac simulácií.

Vo firmách, v ktorých sú už simulácie zabehnuté, to ale niekedy býva, že výpočty sú stále výsadou úzkej, troška separovanej skupinky špecialistov.

V súvislosti s vývojom nových produktov si konkurencieschopnosť vyžaduje posunúť výpočty čo najviac dopredu v PLM procese produktu. Takéto digitálne overovanie návrhu posúvané čo najviac k začiatku vývoja (Up-front simulation) dáva najviac možností s dizajnom robiť konštrukčné zmeny. Čím ďalej v procese vývoja, tým menej možností zmien je k dispozícii.

Takmer pre všetky simulácie je typické, že vychádzajú z 3D modelov, teda má zmysel dávať dokopy CAD a simulačné nástroje. Jednou z možností ako umožniť čo najľahší nábeh simulácií v počiatku vývoja je využívanie simulácií v CADe (simulation in-CAD) alebo pomocou širšej dizajnovej platformy. Hlavnou výhodou simulácií v CADe je, že výpočty sa robia priamo tam, kde vznikajú; sú dostupné tam a vtedy, keď sa rozhoduje o dizajne. Ďalšou výhodou je, že sa užívateľ netrápi s exportom modelu a importom do inej aplikácie, simulácia je vytváraná na jedných dátach.

Otázkou je, ako sprístupniť simulácie konštruktérom, ktorí majú len základné znalosti z oblasti výpočtov.

Jednou z možností sú simulačné aplikácie, ktoré sú k dispozícii alebo ich vytvorí expert, pričom užívateľa vedú v simulácii krok za krokom. V NX sú takýmito aplikáciami Stress wizard a Durability wizard, ktoré sú k dispozícii v každom balíku Mach. Samozrejme, že možnosťami sú tieto aplikácie obmedzené, avšak je možné z nich generovať simulačné súbory, ktoré môžu byť ďalej posunuté expertovi v prípade nejasností, a ten s nimi môže ďalej pracovať v prostredí NX v aplikácii Simcenter 3D (pôvodné označenie NX CAE). Iná možnosť je, že výpočty sú k dispozícii priamo v CADe (simulation in-CAD). V Solid Edge je funkčnosť SE Simulation v balíku Premium. V NX je to Simcenter 3D ako jedna z ďalších aplikácií (podobne ako CAM, CMM a pod.). Jednou z výhod integrovania simulačného nástroja do CADu je, že užívateľ pracuje v jednotnom prostredí – v takom, v ktorom je „už doma“ – toto skracuje čas potrebný na školenie, pretože užívateľ sa môže viac sústrediť na fyziku a nie na ovládanie iného programu. Simulation in-CAD je tiež výhodný z pohľadu ceny, keďže dokúpenie nejakej funkčnosti k už vlastnému produktu je menej nákladné, ako kupovať celý nový simulačný nástroj. V produktoch SIEMENS PLM sa môžete stretnúť s pojmom škálovateľnosť, čo znamená, že užívateľ môže začať s jednoduchším balíkom NX a postupne si dokupovať ďalšie aplikácie, čo prakticky spočíva v zámene licenčného súboru. Obrovskou výhodou jednotného prostredia CAD a CAE je, že konštrukčný aj výpočtový model je plne asociatívny – pracuje sa na jedných dátach a konštrukčná zmena sa veľmi rýchlo prenesie do výpočtu. V NX môže užívateľ plynulo prepínať medzi aplikáciami, t.j. výpočtár si môže svoj výpočtový model prepnúť do aplikácie modelovania, čím má prístup ku všetkým nástrojom CADu. Synchrónnu technológiu, ktorou je možné upravovať modely bez histórie, prípadne robiť rýchle dizajnové úpravy, miluje okrem konštruktérov aj čoraz viac výpočtárov.

Podstatné z pohľadu užívateľa je to, že ak má konštrukčný model, pohodlne ho použije v simulácii, môže si ho zjednodušiť, vytvorí sieť, okrajové podmienky, dá sa počítať a sleduje výsledky v jednom prostredí. Následne môže upravovať konštrukčný model, pričom asociativita zabezpečuje okamžitú zmenu výpočtového modelu (update mesh). Nechá výpočet spočítať a veľmi rýchlo môže sledovať výsledky alternatív. Žiaden export/import, žiaden iný program, jednotné prostredie.

A čo na to výpočtoví experti? Možno sa troška zľaknú a začnú sa strachovať o svoju prácu. Veď teraz si bude môcť hocijaký konštruktér počítať femku. Opak je pravdou, alebo odľahčene prirovnané: „prečo si ľudia stále najímajú fotografa na svadbu, keď by sa mohli nechať odfotiť niekým mobilom?“. Výpočtoví špecialisti budú stále potrební, dopyt po týchto ľuďoch dokonca rastie. Faktom je, že vypracovať sa na špecialistu vyžaduje čas a práve sprístupnenie výpočtov aj konštruktérom (označuje sa aj ako demokratizácia výpočtov) umožňuje špecialistom venovať sa viac dôležitým a novým úlohám, nie strácať čas riešením rutinných úloh. Dôležitosť expertov na simulácie potvrdzuje aj skutočnosť, že simulácie sa stávajú čoraz komplexnejšie (prepojenie viac oblastí fyziky). Demokratizácia výpočtov pozície výpočtárov nezníži, práve zvýši ich význam, tým že výpočtára odbremení od bežných úloh a dovolí mu rásť do pozície lídra vo firme z pohľadu celej technológie.

Simulácie v CADe (simulation in-CAD) a dizajnová platforma (engineering design platform) uľahčuje prácu konštruktérom pri vývoji tak, že si pomerne rýchlo môžu overiť návrh a rýchlo vyhodnotiť ako ich inovačný nápad ovplyvní navrhovaný produkt.

Nakoniec vyhráva aj tak ten, kto namiesto návrhu od oka alebo podľa zaužívaných spôsobov hneď od začiatku navrhuje „s troškou fyziky“.

Tento príspevok je inšpirovaný článkom