A mérnöki tervezés egyik, talán legfontosabb eszköze már jó ideje a számítógép. Az utóbbi években ráadásul a többszörösére nőtt a rendelkezésre álló szoftveres technológiák száma, a tervezés tehát egyszerűbbé és hatékonyabbá vált. Kevesebb prototípusra és mintadarabra van szükség, hiszen szimulációkkal, szoftveres környezetben az alkatrészek legtöbb tulajdonsága biztonsággal tesztelhető. Ezzel pedig idő- és költséghatékonyabb lehet a fejlesztés vagy a gépgyártás, ami az olyan gyors ipari szegmensekben, mint a fogyasztási cikkek piaca vagy az élelmiszeripar, a versenyben maradás egyik feltétele.

Nézzük meg jobban, hogy mik azok a szoftveres megoldások, amelyek megkönnyítik a mindennapi munkavégzésünket, vagy esetleg a jövőben szükségünk lesz rájuk!

Rajzok és modellek

Bizonyára a számítógépes tervezésről sokaknak a CAD (Computer Aided Design = Számítógéppel támogatott tervezés) programok ugranak be elsőre. Az ilyen programokkal ma már részletes 3D modelleket készíthetünk, valamint azokból generált 2D-s rajzokat. A különböző célú CAD szoftverekkel kapcsolási rajzok, terítékek és alkatrészrajzok készíthetők, illetve különféle anyagokat is kezelhetünk, azok speciális tulajdonságaival együtt.

Gyártáselőkészítés számítógéppel

A CAM (Computer Aided Manufacturing = Számítógéppel támogatott gyártás) szoftverek használatának előnye, hogy digitális rajzok, modellek alapján dolgozhatunk, amelyek napjainkban szinte kivétel nélkül rendelkezésre állnak. A kézi programozást kiváltandó, elgépelésekből, téves számításokból adódó hibák elkerülésére sok esetben egyszerűbb darabokat is érdemesebb, sőt gyorsabb programozni CAM-mel.

Különféle gyártási technológiákhoz specializált CAM rendszerek készülnek, lemezalkatrészek kivágásához, hajlításához, forgácsolt alkatrészek NC-programjainak elkészítéséhez, legyen szó akár egyszerű esztergált-, vagy prizmatikus alkatrészekről, faipari alkatrészekről, akár szerszámbetétekről, vagy járókerekekről, megfelelő eszközt lehet választani a CAM-rendszerek közül is. Nagyobb rendszerek többféle technológiát is támogatnak, mint például az esztergálás, marás, huzal-szikraforgácsolás, additív gyártás, robotos gyártás, és még sorolhatnánk.

A CAM-rendszerek többnyire sok különféle CAD-modell formátumot – kisebb-nagyobb adatvesztéssel – tudnak fogadni, és azokra szerszámpályát számítani. A már szabványos formátumokat, mint az IGES, vagy a korszerűbb STEP, talán kivétel nélkül ismerik.

Az alkatrészek programozásának automatizálását is különféle eszközökkel segítik egyes CAM-rendszerek, a rendszeresen visszatérő furatokhoz, táskákhoz, egyéb geometriákhoz a megmunkáló gépek sajátosságainak figyelembevételével saját műveletelemek rendelhetők.

A biztonságos gyártáshoz fontos szempont, hogy a szerszám a munkadarabot miként közelíti meg, hogyan végzi a megmunkálást, majd hogyan távolodik el tőle. Ezeket a lépéseket megfelelően biztonságosan kell elvégezze, kell legyen eszközünk a CAM-en belül, hogy ezek állapotát ellenőrizhessük, sőt, hogy a számítások során figyelembe vetessük, hogy a szerszám, a szerszámtartó, és a szerszámgép is biztonságosan, ütközés nélkül kerülje a munkadarabot, az előgyártmányt, a megfogó készülékeket, valamint a gép saját elemeit.

Amennyiben úgy látjuk, hogy CAM-re van szükség, a gyártandó alkatrészek és a gépparkunk ismeretében már szűkül a feladatra alkalmas rendszerek köre, de a döntéshez számos egyéb tulajdonságot és képesség meglétét kell vizsgálni, hogy hatékonyan lehessen elvégezni a munkát.

Szimulációk és tervezéstámogatás

A szimulációk azonban nemcsak a szerszámpályák tervezése során lehetnek hasznosak. A CAE (Computer Aided Engineering = Számítógéppel támogatott mérnöki munka) több, mint rajzkészítés, modellezés vagy programgenerálás: ebbe már benne foglaltatnak azok a méretezést és fejlesztést támogató szimulációs megoldások, amelyekkel a mérnöki munka egyszerűbbé tehető. Az ütközések elkerülése – bár az egyik legfontosabb cél -, egyáltalán nem az egyetlen dolog, amelyre a szimulációkat használhatjuk. A szimulációs szoftvereknek és beépített moduloknak köszönhetően a szerelt összeállítások, a tervezett alkatrészek szilárdsága vagy éppen a hőterhelés eloszlása is modellezhető. Ezekre a számítógépes vizsgálatokra pedig a gyártás mellett a termékfejlesztés során is igen nagy szükség mutatkozik. A megfelelő szimulációs protokoll alkalmazásával ugyanis sokkal kevesebb legyártott prototípusra lesz szükség a tesztekhez.

A leggyakrabban alkalmazott szimulációs eljárások a tervezett alkatrészek szilárdságát és teherbírását ellenőrzik. A végeselemes modellezésnek köszönhetően a terhelések alatt az anyagban ébredő feszültségek összevethetők a jellemző maximális értékekkel, így a méretezésben felbecsülhetetlen segítséget nyújthatnak ezek a számítások.

Hasonlóan, jellemző tervezési kritérium a hőmérséklet, illetve az anyagon belüli hőterhelés, amelyet CFD (Computational Fluid Dynamics = Számítógépes folyadékdinamika) segítségével ellenőrizhetnek a szakemberek. Ennek a szimulációs technológiának a segítségével folyadékok terjedését, illetve a hőáramlást vizsgálják és számos területen alkalmazzák, többnyire áramlástechnikai gépek fejlesztésében.

Az alkatrészek terhelhetősége mellett komplett mozgó rendszerek elemzését is elvégezhetjük szimulációs megoldásokkal. Az MBS (Multibody Simulation = Több test szimuláció) mozgástani szimulációs módszerrel az elkészített szerelések mozgástani jellemzőiről kaphatunk információt. Mivel teljes rendszereket vizsgálhatunk vele, összeállítások tervezésekor még a gyártás és a szerelés előtt felfedezhetők az ütközések vagy a mozgástartományon kívül eső kényszermozgások.

A tervezés jövője?

A számítógépekben rejlő erőforrásoknak köszönhetően ma már olyan hardveres és szoftveres környezetben dolgoznak a mérnökök, amelyről néhány évtizede még álmodni sem mertünk. Napjainkban pedig a technológia folyamatos fejlődésének köszönhetően egy pillanatra sem állnak le a fejlesztések. A generatív tervezés egy olyan új paradigma, amely a felhalmozott adatok és információk birtokában kiválóan alkalmas az alkatrészek vagy termékek automatikus optimalizálására. Legyen a kritikus paraméter a szilárdság, a tömeg vagy a hőterhelés, a generatív tervezésnek köszönhetően a méretezés bizonyos tartományokon belül automatikussá tehető.

Mindezek ellenére a mérnöki találékonyság, gondolkodás, és így a mérnökök munkája nem kiváltható egyszerűen a gépekkel. Sokkal inkább egy valódi ember-gép kollaborációról van szó, amelyben a számítógép erőforrásait kiaknázva értékes munkaórák szabadíthatók fel a mérnöki oldalon. Ennek eredménye pedig lehet egy új ötlet, egy új fejlesztés vagy akár a tervezés egy újabb reformja.

A Solid Edge szoftvercsomagban megtalálhatók mindazon modulok és tervezéstámogató eszközök, amelyek segítségével nemcsak alkatrészmodellek készíthetők, hanem azok teljeskörű és részletes gyártásterve, dokumentációja és szimulációs ellenőrzése. Tudjon meg többet ezekről, ismerje meg jobban a szoftvercsomagot és egyszerűsítse le Ön is tervezési és fejlesztési folyamatait a Solid Edge használatával!