Bevezető. 1. előadás CAD alapjai A3CD. Bevezető. Piros Attila. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gép- és Terméktervezés Tanszék 1 / 22

Átírás

1 1. előadás CAD alapjai A3CD Piros Attila Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gép- és Terméktervezés Tanszék 1 / 22

2 AZ ELŐADÁS TÉMAKÖREI A számítógépes terméktervezés fejlődése. Integrált tervező rendszerek. CAD/CAM/CAE. CAD szakmodulok bemutatása. A CAD/CAE elemző eljárásai. Végeselem módszer. A termékfejlesztés folyamata. Koncepcionális tervezés CAD környezetben. Felülről lefelé való tervezés (Top-down design). Attributív információk hozzárendelése az alkatrészekhez. Tartalomközpontból nyerhető szabványos elemek. Az interneten fellelhető gyártói katalógusok és ezek használata. Termékadat kezelés. Csoportmunka. Termékéletút kezelés, a PLM. 2 / 22

3 A SZÁMÍTÓGÉPES TERMÉKTERVEZÉS FEJLŐDÉSE 1960-as évek: a CAD rendszerek születése Funkciók 2D-s rajzolás 3D-s huzalváz modellek Hardverek elérhetetlen árú számítógépek amerikai nagyvállalatoknál speciális toll (rajzolás a képernyőre) Szoftverek Sketchpad - az első CAD rendszer DAC - GM CADAM - Lockheed CADD - McDonnal-Douglas 3 / 22

4 A SZÁMÍTÓGÉPES TERMÉKTERVEZÉS FEJLŐDÉSE 1970-es évek: a 3D-s modellezés kialakulása Funkciók 3D-s térfogatmodellezés felületmodellezési képességek adatcsere szabvány (IGES) Hardverek drága központi számítógépek terminálokkal nagy felbontású színes kijelzők Szoftverek CATIA - Dassult Systemes PADL - első CGS alapú rendszer 4 / 22

5 A SZÁMÍTÓGÉPES TERMÉKTERVEZÉS FEJLŐDÉSE 1980-as évek: a mai CAD rendszerek kialakulása Funkciók parametrikus asszociatív modellek ikonok, legördülő menük modellfa Hardverek UNIX munkaállomások lokális hálózatok Szoftverek Pro/ENGINEER UGS Autocad CADKEY 5 / 22

6 A SZÁMÍTÓGÉPES TERMÉKTERVEZÉS FEJLŐDÉSE 1990-es évek: a CAD rendszerek széleskörű elterjedése Funkciók csoportmunka támogatás (PDM) speciális szakmodulok (FEA) Hardverek PC-k OpenGL támogatással Windows NT Szoftverek SolidWorks SolidEdge Inventor 6 / 22

7 A SZÁMÍTÓGÉPES TERMÉKTERVEZÉS FEJLŐDÉSE 2000-es évek: a CAD rendszerek széleskörű elterjedése Funkciók termékéletút kezelés (PLM) WEB alapú együttműködés Hardverek egyre olcsóbb eszközök specializált hardverek Szoftverek PTC - Windchill DSS - ENOVIA Siemens PLM - Teamcenter 7 / 22

8 INTEGRÁLT TERVEZŐ RENDSZEREK - CAD/CAM/CAE A CAD rendszerekbe egyre több funkció integrálódik, de maguk a CAD rendszerek (vagy csak a kernelük) is beépülnek más alkalmazásokba. Kernel (vagy grafikus mag) 3D-s adatok kezelése kommunikáció más modulokkal Integráció lefelé együttműködő alkalmazások szakmodulok Integráció felfelé a CNC megmunkálás szimulációs programjai formatervező alkalmazások szimulációs programok PLM rendszerek megjelenítési moduljai adatkonvertáló programok 8 / 22

9 INTEGRÁLT TERVEZŐ RENDSZEREK - CAD/CAM/CAE Szakmodulok a CAD rendszerekben: formatervező modul fröccsöntő szerszámtervező modul lemezalkatrész tervező modul kábelezés modellezése csővezeték modellezése hegesztés tervező modul kinematikai szimuláció koordináta mérőgép adatait feldolgozó modul dinamikai szimuláció szilárdsági szimuláció 9 / 22

10 A CAD/CAE ELEMZŐ ELJÁRÁSAI - VÉGESELEM MÓDSZER Szilárdságtani, hőtani, áramlástani szimulációk, kinematikai- és dinamikai vizsgálatok integrált elvégzése a CAD rendszeren belül. Modellalkotás (preprocesszálás) geometriai egyszerűsítések terhelések, peremfeltételek megadása hálózás test- vagy héjelemekkel Elemzés (futtatás) preprocesszált adatok feldolgozása Megjelenítés (postprocesszálás) elmozdulások megjelenítése feszültségek megjelenítése testreszabható színskálák animált megjelenítés 10 / 22

11 A TERMÉKFEJLESZTÉS FOLYAMATA Párhuzamosítási lehetőségek a tervezési folyamatokban (logikai- és időbeli párhuzamosítás) konkurens tervezés. Előnyök: 30% - 70% -al rövidebb fejlesztési időtartam 65% - 90% -al ritkábban szükséges utólagos tervezési változtatás 20% - 90% -al rövidebb piacrakerülési idő 200% - 600% -al magasabb minőség 20% - 110% -al magasabb mérnöki produktivitás Szükséges funkciók: adatok különböző földrajzi helyekről történő szimultán elérése az adatok szimultán elérése, az adatváltozások nyomon követése átfogó jogosultságrendszer használata az adatok elérésekor különböző kapcsolódó folyamatok kezelése kiemelve a változáskezelő folyamatokat 11 / 22

12 A TERMÉKFEJLESZTÉS FOLYAMATA A konkurens folyamatok relatív elhelyezkedése a termék életciklusában valahol a termék koncepcionális tervezése és a termék gyártásához szükséges eszközök tervezése között található. 12 / 22

13 A TERMÉKFEJLESZTÉS FOLYAMATA A konkurens tervezés megvalósításának lépései: Erőforrások egyidejű kihasználása: humán erőforrások gépi (informatikai) erőforrások Egymást követő folyamatlépések párhuzamosítása: folyamatok elemzése megfelelő tervezési módszerek alkalmazása (pl. Top-Down design) környezet kialakítása (pl. informatikai hálózat) Ismeretáramlás elemzése, szervezése 13 / 22

14 KONCEPCIONÁLIS TERVEZÉS CAD KÖRNYEZETBEN Tervezés alulról fölfelé (Bottom-Up design): különálló alkatrészek egymástól független tervezése, majd azok utólagos összeszerelése. Egyedi termékek tervezése esetén jellemző az alkalmazása. Előnyök: egyszerűen kivitelezhető nem igényel különösebb előkészítést Hátrányok alapos ellenőrzés szükséges az összeszerelés után ütközések esetén nehézkes a hibák javítása magas a folyamat kommunikáció igénye 14 / 22

15 KONCEPCIONÁLIS TERVEZÉS CAD KÖRNYEZETBEN Tervezés felülről lefelé (Top-Down design): minden alkatrész egy közös előtervből kerül leszármaztatásra, összeszerelésük automatikus. Előnyök: szinte kizárt az alkatrészek ütközése változások könnyedén végigfutnak a struktúrán automatikus kommunikáció Hátrányok bizonyos szinten magasabb felkészültséget igényel hosszabb előkészítést igényel, ami csak nagyobb változtatások esetén térül meg 15 / 22

16 ATTRIBUTÍV INFORMÁCIÓK HOZZÁRENDELÉSE Egységesített termékmodell a termék életciklusmodellje ami mind tervezési (geometria, anyag, stb.), mind gyártási termékinformációkat tartalmaz. Amennyiben a fizikai tesztek, vizsgálatok kiváltása is cél, akkor nagy komplexitású számítógépes modellt alkalmazunk: digitális mock-up (Digital Mock-Up) vagy virtuális termék (Virtual Product). Ilyen vizsgálatok lehetnek: kinematikai és dinamikai szimulációk különböző végeselemes módszeren alapuló számítások ergonómiai vizsgálatok formatervekkel kapcsolatos vizsgálatok alapvető interferencia tesztek a beépülő részegységek között szerelhetőségi, karbantartási ellenőrzések 16 / 22

17 ATTRIBUTÍV INFORMÁCIÓK HOZZÁRENDELÉSE Attributív információk: különböző termékadatok kapcsolódhatnak a tervezési vagy a gyártási folyamatokhoz, tartalmazhatnak alapanyagra, specifikációra vonatkozó információkat is. Tipikus termékadatok: alkatrész azonosító, cikkszám vagy szabványszám megnevezés vagy beszállító azonosító mértékegység rendszer költség vagy beszerzési ár anyagjellemzők tervezési utasítások, előírások technológiai követelmények, előírások kapcsolódó egyéb dokumentumok 17 / 22

18 TARTALOMKÖZPONTBÓL NYERHETŐ SZABVÁNYOS ELEMEK Tervezői igény: a kereskedelmi forgalomban kapható alkatrészeket összeállításokat az internetről letöltve lehessen beilleszteni a modellbe. Tipikus példák: csapágyak alumínium profilok hűtőbordák kapcsolók görgők és kerekek szivattyúk motorok Példák forrásokra: 3dcontentcentral.com part-solution.com skf.com 18 / 22

19 TARTALOMKÖZPONTBÓL NYERHETŐ SZABVÁNYOS ELEMEK A letöltött modellek legtöbbször átalakítás, paraméterezés nélkül nem alkalmasak közvetlen felhasználásra. Problémák letöltött tartalmak esetén: a geometria javításra szorul modell átalakítása szükséges a rajzi megjelenítés miatt paraméterek és egyéb attributív információk nincsenek hozzárendelve a letöltött modellhez 19 / 22

20 TERMÉKADAT KEZELÉS, CSOPORTMUNKA Adatkezelés informatikai modellje: Adatok: olyan strukturálatlan tények, amelyek tárolhatók, visszakereshetők, aktualizálhatók és újra tárolhatók nyers adat: valamilyen forrásból érkező, de még feldolgozás előtt álló adatforma program: speciális adatok halmaza, amelyek ezeken az adatokon végeznek különböző műveleteket metaadat (metadata): más adatok leírását tartalmazza Információ: a jelentéssel bíró tények, értékelt adatok halmaza Az információ kinyerése az adatokból egy fontos feladata az adatbáziskezelő rendszereknek és az azokat felhasználó mérnököknek. 20 / 22

21 TERMÉKADAT KEZELÉS, CSOPORTMUNKA Adatbázis (Database DB): hosszú ideig struktúrát formában tárolt információk gyűjteménye Adatbázis-kezelő rendszer (DataBase Management System, DBMS): programrendszer, amelynek feladata az adatbázishoz történő hozzáférések biztosítása és az adatbázis belső karbantartási funkcióinak végrehajtása PDM rendszer (Product Data Management): egységes forrást biztosít a termékhez kapcsolódó összes adat strukturált tárolására és kezelésére PLM (Product Lifecycle Management) rendszer: bizonyos szempontból a PDM rendszer kiterjesztése a termék teljes életútjára. Főbb területek: prototípusok készítése gyártás utángyártás alkatrész utánpótlás szerviz 21 / 22

22 TERMÉKADAT KEZELÉS, CSOPORTMUNKA Csoportmunka támogatását szolgáló funkciók a különböző PDM/PLM rendszerekben: adott modellt vagy dokumentációt egyszerre csak egy felhasználó módosíthat a jogosultságok szabályozása értesítés küldése elektronikus aláírások támogatása döntéstámogató funkciók, kigyűjtések, statisztikák sokrétű megjelenítése 22 / 22