. BEVEZETÉS CAD/CAM/CAE RENDSZEREK ALKALMAZÁSÁBA Dr. Mikó Balázs. Számítógéppl sgíttt trvzés A számítógéppl sgíttt trvzés alatt (CAD computr aidd dsign) többfél, számítógépn alapuló módszrt értünk, amly mérnökökt és más trvzéssl foglalkozó szakmbrk trvzési tvéknységét sgíti. A jlnlg használatos CAD rndszrk kínálata ign széls körű, a D (síkbli) vktor-grafikai rajzoló programoktól a 3D-s (térbli) paramtrikus asszociatív intgrált modllző rndszrkig. CAD rndszrk alkalmazása szintén ign széls körű, tananyagunk fókuszában a gépészti trvzés áll, azonban CAD rndszrk mgtalálhatók az építészti trvzés, az lktronikai trmékk, áramkörök, mikrocsipk trvzés, a ruha- és cipőipari trvzés trültén is. A különböző alkalmazási trültk trmésztsn más-más igénykt támasztanak a CAD rndszrrl szmbn. CAD rndszrkt számos szmpont szrint osztályozhatjuk. Ez lső lhtségs osztályozás az alkalmazási trült. Bár létznk általános rndszrk, a lgtöbb rndszr vagy iparág spcifikus, vagy létzik iparág spcifikus szakmodulja. A gépészti / lktronikai / építészti / ruha- és cipőipari CAD rndszrk azonban alapvtő ltéréskt mutatnak. A modllzési módszr gy másik vtült a D-s, vagyis síkbli és a 3D-s, vagyis térbli modllzést alkalmazó CAD rndszrk. A CAD rndszrkt osztályozhatjuk az alkalmazott modllzési módszrk szrint, így létznk drótváz-, flült- és tstmodllző rndszrk, valamint hibrid modllzési rndszrk is, mlyk gyszrr képsk többfél modllzési módszrt kzlni. A CAD rndszr modllkzlés lht paramtrikus és nm paramtrikus. A paramtrikusság azt jlnti, hogy a gomtriai lmk mértét a mértszámok mgadásával tudjuk módosítani, vagyis a mértszám módosításával a modll is módosul. A nm paramtrikus rndszrknél a modll határozza mg a mértszámot, a módosítása a modll gomtriai lmink manipulálásával tudjuk lérni. A korszrű gépészti CAD rndszrk számos azonos vonással, funkcióval rndlkznk. Ezn fontosabb tulajdonságok, mlyk részltit a tananyag különböző fjzti fjtik ki bővbbn, a kövtkzők: 3D paramtrikus alaksajátosságon alapuló modllzés, térfogati modllzés, Szabad formájú flültmodllzés, Kétirányú paramtrikus asszociativitás: különböző aspktusokból is módosítható a modll és zn módosítások hatása kölcsönösn jlntkzik (pl. a 3D-s modll alaksajátosságainak módosítása mgjlnik a rajzon, a rajzon módosított métr mgváltoztatja a 3D-s modllt), Tljs körű összállítás modllzés, mlyk össztvői alkatrészk vagy más összállítások lhtnk, Műszaki rajz készítés a térfogati illtv flült modllből, Műhlyrajzok és darabjgyzékk készítés, www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába Ábrázolási sgítségk biztosítása (sraffozás, lfordítás, takart vonalak ltávolítása stb.), Trvrészltk újbóli flhasználása, A modll könnyű változtathatósága és változatok készíthtőség, Szabványos alkatrészk gnrálása katalógus alapján, Trvk hozzáigazítása trvzési szabályokhoz és spcifikációkhoz, Trvk szimulációja lgyártandó prototípusok lkészítés nélkül, Kinmatika, ütközésvizsgálat, tűrésanalízis, Lhtőség arra, hogy más szoftvrkkl adatot lhssn csrélni (xport, import), Közvtln kapcsolat a gyors prototípus és gyors gyártás rndszrk flé, Tömg és thttlnségi nyomaték számítás, Lmzalkatrészk trvzés, Flxibilis csövk, káblk trvzés, Elktromos alkatrészk káblzés, stb. A CAD rndszrk fjlődésévl flvtődött az igény a trmékfjlsztés illtv gyártás más trültin is a számítógépk adta lhtőségk kitrjsztésér. A számítógéppl sgíttt gyártási módszrk (CAM computr aidd manufacturing) a CAD adatok alapján képs mghatározni forgácsoló mgmunkálásokhoz szükségs NC programokat (a rndszrk valós képsségit ismrv az lnvzés talán túlzó). A számítógépk alkalmazása mgjlnt a mérnöki számítások (CAE computr aidd nginring), folyamattrvzés (CAPP computr aidd procss planning), a minőségbiztosítás (CAQA computr aidd quality assuranc), a trmlésirányítás (CAPPS computr aidd production planning and schduling), a raktározás (CAST computr aidd storag and transport) trültén is, mly funkciók intgrálása jlntős kihívást jlnttt az lmúlt 3 évbn. Ezn tchnológiákat gyüttsn CAx tchnológiának nvzzük. A trvzési tchnikák és tchnológiák változása és hatása a trvzési környzt változásán is jól lmérhtő. Mint a. ábrán látható a rajztáblán történő kézi rajzolás sokáig nm nagyon változott, A CAD rndszrk mgjlnés azonban amlltt, hogy hatékonyabbá ttt a trvzői munkát, hatással volt a trvzési folyamatra és a munkakörnyztr is. A nagy mértű rajzasztalok ltűntk, hlyükt számítógépk vtték át. Ezzl gyütt ltűnt számos korábbi olyan fladat is, mlyt nm a trvző mérnökök végztk, például a pauszra történő kihúzását végző műszaki rajzolók fladata mgszűnt. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 3 93. 96. 986. 99... ábra Mérnöki trvzőiroda változása a Wstwood Works (www.wstwoodworks.nt) vállalatnál. A gépészti trvzés folyamata A gépészti trvzés célja gyrészt fogyasztási trmékk trvzés, mlykt mindnnapi éltünk során használunk, lgyn az akár fogkf, akár fűrészgép vagy gépkocsi. Másrészt olyan szközök trvzését jlnti, mlyk szükségsk zn trmékk gyártásához, lgyn az csigafúró, gy satu, ipari robot vagy gy gész gyártórndszr (.. ábra)... ábra Példák gépészti CAD alkalmazásokra A CAD tchnika azonban nm csak a gépészt trültén nyrt trt, hanm más rokon mérnöki alkalmazások is létznk, valamint a mérnöki tudományoktól távol ső alkalma- www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
4. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába zások is ismrtk. A.3. ábra Építészti (ArchiCAD), ruhaipari (OptiTx), lktronikai (OrCAD) és orvosi (Lung CAD) CAD alkalmazásoknégy alkalmazásra mutat példát: építészti trvzésr, ruhaipari trvzésr, lktronikai trvzésr és orvosi alkalmazásra láthatunk példákat..3. ábra Építészti (ArchiCAD), ruhaipari (OptiTx), lktronikai (OrCAD) és orvosi (Lung CAD) CAD alkalmazások A trvzés tárgya thát sokfél lht, azonban a trvzési folyamat főbb lépési gységsíthtők. A trvzéslmélt trültén számos iskola létzik, mlyk sokfél módszrt dolgoztak ki az gys részfladatok hatékonyabbá tétlér. ([3.][4.]) A konstrukciós trvzés lső lépés a trmékkoncpció kidolgozása, amly során mghatározásra krül a trvzndő konstrukció műszaki, gazdasági, minőségi, környztvédlmi kövtlményi a piaci lvárások alapján, mghatározásra krülnk a kilégítndő célok és a trvzési folyamat prmfltétli. A koncpcionális trzés során mghatározzuk a konstrukció fajtáját (új, áttrvztt, módosított), a trmék funkciói, a működés alapját képző trmészttudományos összfüggéskt, a trmék struktúráját, a működést mghatározó paramétrk értékét, a forma- és színtrvt. A koncpcionális trv bfjzés után válik lhtővé az ajánlati trv kidolgozása. A konstrukciószintézis során a trmék rndszrszmléltű modllzését végzzük, részgységkr és alkatrészkr bontjuk, mghatározzuk az alkatrészk közlítő mértét, alakját, anyagjllmzőit. A konstrukciószintézishz szrvsn kapcsolódik a konstrukció lmzés, amly során mghatározzuk az alkatrészk és részgységk trhlését, igénybvétlit, szimuláljuk a trmék működését és mghatározzuk az optimális kialakítás műszaki paramétrit. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 5 A részlttrvzés az gys alkatrészk alakjának, anyagának, anyagjllmzőink, mérténk, a működést bfolyásoló mértk tűrésink mghatározására irányul, valamint a gyártáshoz szükségs kigészítő információk rndszrzését jlnti. A trmékértéklés során a trmék mgfllőségét vizsgáljuk. A mgfllőségt több szmpontból értéklhtjük: funkció tljsítés, szrlhtőség, gyárthatóság, költségk, vonatkozó szabványok, biztonsági lőírások stb. A trmékdokumntáció kidolgozása során a trmék összállítási rajzait és alkatrészrajzait készítjük l, valamint az zkhz kapcsolódó darabjgyzékt, anyagszükséglti trvkt, működési-, karbantartási-, szrlési-, vizsgálati lírásokat..4. ábra A gépészti trvzés részfolyamatainak kapcsolata A trméktrvzés zn általános folyamatának részlti a trmék jllg szrint jlntősn ltérhtnk gymástól. A folyamatokra a trmékn kívül jlntős hatást gyakorolnak a trvzőiroda hagyományai, a trmék majdani gyártási környzt, a trvzők tapasztalatai, illtv a trvzés során használt szközök. A konstrukció lmzés és trmék értéklés során jlntkznk azon fladatok, mlyk a lgidőigénysbb részét jlntik a trvzésnk, a prototípus építést, tsztlést, az rdményk visszavztést a trvzésr, majd újbóli prototípus készítést és tsztlést. Ezn itrációk száma, mélység és időigénysség függ a trmék funkciójától, attól, hogy új trmékt fjlsztünk, vagy gy mglévőt trvzünk át, gészítünk ki új funkciókkal..3 Trmékfjlsztési folyamat modllk A gépészti trvzés folyamata és lhtőségi jlntős változáson mnt krsztül köszönhtőn a számítógéps trvző rndszrknk köszönhtőn. Bár kzdtbn csak gy új szközt jlntttk a mérnöki gondolatok mgjlnésébn, hatással voltak a trvzési folyamatra, valamint a számítástchnika tljsítőképsségénk fjlődésévl új lhtőségt jlntttk. Számos olyan alkalmazás jlnt mg, mly gyszrűsíti, hatékonyabbá tszi a trvzőmérnök munkáját. A fjlődés trmésztsn kölcsönhatás rdményénk tkinthtő, hiszn a számítógépk fjődés új szközt biztosított a gépészti trvzésnk, azonban a trvzés lvárásai újabb célokat jlöltk ki a számítógép trvzők számára. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
6. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába Egy trmék célja az mbri tvéknység valamilyn spciális módon, a trvző által mghatározott formában történő támogatása. A trmék által támogatott tvéknységbn három tényző van jln: a flhasználó, a trmék, mint szköz, a környzt, amlynk gy részét át kll alakítani. A trmékt, mint a trmékfjlsztés lsődlgs célját lgkönnybbn annak funkcióin krsztül dfiniálhatjuk. Ezk a funkciók arra hivatottak, hogy a vvői vagy mgrndlői igénykr kínáljanak mgfllő mgoldást. Ezk szrint a trmék olyan funkcióhordozó, mly tulajdonságai révén képs valamly igény hiánytalan kilégítésér [5.]. A trmék éltciklusát többfélképpn értlmzhtjük, így a trmékfjlsztés folyamatának is többfél értlmzés lht. A kövtkzőkbn mgvizsgáljuk a trmék éltútját a piaci környztbn, komplx műszaki és gazdasági folyamatként tkintv annak lőállítási folyamatára, majd tovább tárgyaljuk a műszaki fjlsztési tvéknységkt és annak modrn vonatkozásait. A piac többi szrplőjétől folytonosan változó, alkalmazkodó magatartást várnak l a vásárlók. A vásárlói igénykt a forgalmazók, mint a vvői igény közvtítői az általuk forgalmazott trmékk, illtv azok funkciója révén igykznk kilégítni. A piac lgfontosabb szrplőj maga a trmék, mly az igényk kilégítésér hivatott, és amllyl szmbn lvárásaink ign sokfélék. Elvárjuk a trméktől, hogy az igénykt gyorsan kilégítv, a mgkívánt minőségbn, a funkciójának lhtő lgmgbízhatóbb tljsítésévl, az igénynyl arányos költségk árán, és mindn környzttl kapcsolatos lvárásnak mgfllv, a szükségs mnnyiségbn lgyn jln a piacon [6.]. Annak érdkébn, hogy gy trmék a piacra krülhssn, lőször azt ki kll gondolni, majd ki kll fjlsztni, lő kll állítani, b kll vztni a flvvőpiacra és értéksítni kll. Ez a folyamatosan ismétlődő, mgújító, alkotó tvéknységsorozat az innováció folyamata, mlyt részltsn a.5. ábra szmléltti, mlyből az innováció gys részfolyamatai kiolvashatók. Az folyamatábra alapján a kövtkző mgállapítások thtők: Az innováció folyamata gy, az adott trmékr vonatkozó célkitűzés mgfogalmazásával vszi kzdtét, mly a kilégítni kívánt igényből fakad. A célkitűzés gy lhatározott stratégia. Az lhatározott célkitűzés nyomán kialakul a trmékr vonatkozó lképzlés (vagy lképzlésk), amly lht gy új trmékötlt vagy akár gy továbbfjlsztési javaslat gy mglévő trmékr. A kialakult trméklképzlésknk mgvalósításuk után alkalmasnak kll lnniük a már jln lévő, flismrt vagy prognosztizált, azaz a későbbikbn nagy valószínűséggl flmrülő igényk kilégítésér, ráadásul vrsnyképs áron. A célkitűzésk mgfogalmazásának és az zzl összhangban lévő trmékötltk összgyűjtésénk tvéknységit nvzzük a trméktrvzés folyamatának. A trméktrvzés folyamata után kövtkzik azoknak a tvéknységknk az összsség, mlyk során a trmékről alkotott lképzlést vagy lképzléskt alapul vév lőállítják a gyártáshoz szükségs összs dokumntációt. Ezkt nvzzük a trmék fjlsztési folyamatának, mlynk során biztosítani kll azoknak a kövtlményknk a tljsülését, amlyknk funkciójából adódóan mg kll, hogy flljn a trmék. A fjlsztési folyamatban trvzési tvéknységk nyomán készül l a trmékdokumntáció, a gyártási trv és a marktingtrv. Ezk a trvzési tvéknységk gymástól függtlnk, az gész trvzési folyamat alatt mégis gymásra építv, gymás rdményit flhasználva oldják mg a fladatot és alkotják mg a trmékt. A trméktrvzés folyamatát, és a fjlsztési folyamatot hívjuk összfoglaló névn a trmékfjlsztés folyamatának. Ezn folyamatösszsségnk még nincs kézzl fogható, fizi- www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 7 kai végrdmény, d a folyamat végén a fizikai mgvalósításához már mindn rndlkzésünkr áll. Az innovációs folyamat utolsó szakaszában a kidolgozott trvk alapján tstt ölt és éltr kl a trmék. A gyártási, szrlési, csomagolási és szállítási folyamatok végén a trmék készn áll arra, hogy lfoglalja a hlyét a piacon..5. ábra Az innováció és részfolyamatai [6.] Az innovációs folyamat kratív, gyüttműködő mbrk munkájának, valamint a kor vívmányainak mgfllő tchnikai szközöknk, módszrknk és ljárásoknak a folyamatba történő hatékony intgrálása révén mgy végb. A trmékfjlsztés folyamatát sok szmszögből és sokfélképpn értlmzhtjük. Az lőzőkbn lhlyztük és értlmztük a trmékfjlsztést a trmék, mint piaci szrplő kapcsán. A mérnöki szmlélthz azonban sokkal közlbb áll a trmékfjlsztésnk, mint a trmék kialakulásának folyamatában lgfontosabb részfolyamatnak értlmzés. A trmék kialakulása az alapkoncpció képzés és az új trmék, illtv annak lső szériagyártásának mgkzdés közötti időintrvallumban történő tvéknységk összsség [7.]. A trmék konkrét jllmzőitől függőn, a trmék kialakulásának dfiníció szrint csak gy rész a trmékfjlsztés. Ahogy azt a.6. ábra is mutatja a trmék piacra (sorozatgyártásba) krüléséig a trmékfjlsztés önmagában is komplx folyamata mlltt, stnként azzal párhuzamosan szükség lht a kövtkző tvéknységkr: A lgyártáshoz szükségs szrszámok fjlsztés. A trmék és az annak lgyártásához szükségs szrszámok fjlsztési mtódusa tljsn azonos, thát az adott szrszámfjlsztés is gy különlgs trmékfjlsztési folyamatnak tkinthtő. Ezn folyamat során krül kifjlsztésr a funkciója szrint a trmékt készítő (vagy azt lhtővé tvő) trmék. A mgtrvztt szrszámok lgyártása. Láthatjuk, hogy a trmékfjlsztés, a szrszámfjlsztés, és a szrszámkészítés gymás mlltt párhuzamosan is haladhatnak lőr a trmék kialakulása során. A folyamatok trmésztsn hatással vannak gymásra, gondoljunk csak a már lgyártott szrszámokkal lért rossz tsztrdményk hatására. Ha a szrszám nm képs a trmékkoncpció által lőírt kövtlmény tljsítésér, módosíthatjuk a szrszámtrvt nnk érdkébn, vagy flülvizsgálhatjuk az alkatrésztrvt, hogy valóban szükség van- az adott kövtlményr. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
8. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába A trmék illtv alkatrészink lgyártása..6. ábra A trmék kialakulásának részfolyamatai [7.] A trmékfjlsztés folyamatát, annak részltsbb tárgyalása céljából további lmi részfolyamatokra kll bontanunk. A részfolyamatok határait pontosan ki kll jlölnünk, mg kll nvznünk és a bnnük foglaltatott tvéknységk által dfiniálnunk kll. A VDI (Némt Mérnökök Egysülténk - Vrin Dutschr Ingniur) [8.] iránylv szrint a folyamat négy alaplépésként dfiniálható, mlyk a kövtkzők: ötlt (flvtés), trvzés / dfiníció, koncpció, fjlsztés / ralizáció. A.7. ábra a trmékfjlsztés zn lépésit szmléltti..7. ábra A trmékfjlsztés klasszikus lépési a VDI szrint [8.] Az alapvtő ötlt és koncpció nyomán alakulnak ki a késztrmék alapvtő tulajdonságai. A trmékfjlsztésnk bbn a fázisában, valamint a trvzési (dfiníciós) és koncpciós fázisban a funkciók, az alapvtő trvk, és az lkészítés folyamatai ltisztázódnak, és általuk mghatározhatóvá válnak az lérni kívánt célok. Ezkt hívjuk a trvzt (angolul: projct) céljainak [7.]. A funkciók és részfunkcióik kombinálása, variálása és műszakigazdasági értéklésk nyomán alakulnak ki a trmékváltozatok, mlyk közül gy vagy több is részt vsz a fjlsztési folyamatban. A fjlsztési folyamat lső lépésként a vázlatkészítés során a trmékváltozatokról nm optimalizált léptékhlys főtrvk, vázlatok készülnk. Ezkt a vázlatokat a trvzés során, műszaki és gazdasági szmpontból optimalizálják [4.]. Ezk után ldől, hogy mlyik változat krül mgvalósításra. Prsz lőfordulhat, hogy nm gy, hanm több változat krül tljs kidolgozásra, akár több prototípus is készülht, ha a mértzésk, műszaki számítások végér még mindig nm gyértlmű, hogy a trmékváltozatok közül mlyik az optimális. Ismrt konstrukcióból kiindulva könnybb a fladat absztrakt mghatározása és könynybb a fladat össz- és részfunkcióinak mghatározása. Minél inkább általánosítjuk a fladat mgfogalmazását, annál könnybb a folyamattrv kzdő fázisaiban bcsatlakozni a fjlsztés folyamatába, annál nagyobb lsz a mgoldási változatok száma és annál sokré- www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 9 tűbbk lsznk a mgoldási változatok. Ez azért fontos, mrt a későbbi fjlsztési fázisokba való blépés nm rdményz jlntős javulást, miközbn az anyagi ráfordítás és az értéknövlés zkbn a lgjlntősbb. Lénygs javulás thát, csak a folyamat ljén való bcsatlakozással érhtő l, és nnk anyagi ráfordításai jlntősn kisbbk. Műszakilag nm éri mg, hogy a fjlsztés gy késői fázisában végrhajtott javítgatásokkal a funkcionálisan rossz mgoldást éltbn tartsuk. Az új trmékfjlsztési stratégiákkal szmbn támasztott kövtlményk többnyir a folyamat időigénysségénk és anyagi ráfordításainak csökkntésér, valamint gy jobb trmékminőség mgvalósítására irányulnak. Hogy zk a kövtlményk tljsíthtők lgynk, mg kll határozni a folyamat időigényét lginkább bfolyásoló tényzőkt. A trmékfjlsztésr fordított időt lginkább mghatározó tényzők a kövtkzők [7.]: A lndő trmék jllmzőink korai lhatározása A részfolyamatok gymással párhuzamossá tétl Az információáramlás intnzitása A trvzést és fjlsztést sgítő számítógéps szközök folyamatba való intgrálása A fjlsztők motiváltsága A trmékjllmzők korai lhatározása A trmékfjlsztési folyamat sikrs véghzvitléhz lngdhttln, hogy a trmék jllgztsségit a lhtő lgkorábban mghatározzuk, és a továbbiakban hhz szigorúan ragaszkodjunk. Így lhtővé válik mindn a trvn dolgozó mérnök, vagy munkacsoport számára, hogy gyértlműn mghatározott trvzt alapján, világos és érthtő utasításokat kövtv, akár gymástól függtlnül haladjanak a trmék fjlsztésévl. Amnnyibn zn utasítások nm gyértlműk vagy hiányosak, úgy mindn munkacsoport a saját maga által flvtt jllmzők alapján készült trvét fogja lőnybn részsítni. Az ilyn módon lkészült inhomogén trvhalmaz lmink gymáshoz illsztés, későbbi harmonizációja jlntős rőfszítést igényl, és msszmnőn krülndő. Az gymással párhuzamosan haladó trmékfjlsztési részfolyamatok A folyamat időigényénk csökkntéséhz létfontosságú, hogy az gymástól függtlnül is végzhtő trvzési és fjlsztési tvéknységk mgfllő flügylt mlltt gymással párhuzamosan haladjanak. Trmésztsn, az gymásra épülő tvéknységkr z nm vonatkozik, zért a részfolyamatok rlációi és azok párhuzamossá tétl mindn gys új trmék stén külön mgfontolás tárgyát kll, hogy képzz. Az információáramlás intnzitása A hatékony trmékfjlsztéshz szükség van intnzív információáramlásra. Ma már nm lgndő az, ha az információcsr mgbízhatóan végbmgy a munkacsoportok között. Az is fontos, hogy z milyn formában és milyn gyakorisággal történik. Ennk a kommunikációnak a lhtő lggyorsabbnak és lgtljsbbnk kll lnni. Intgrált informatikai szközök használata Az informatikai szközök nm kizárólag a számításigénys fladatok mgoldását sgítik lő, hanm az intnzív információcsr alapszközi is. Csak magas szintű és a fjlsztés mindn lhtségs trültér kitrjdő számítógéps háttér működttés képs biztosítani azt, hogy gy adott trmékn dolgozó munkacsoport, vagy munkáját gyénilg végző szmély gy közös adatbázist használva dolgozzon. Egy, az adott trmékhz kapcsolódó közös és a fjlsztők számára könnyn lérhtő adatbázis alkalmas arra, hogy a trmék különfél részfolyamatait párhuzamosan fjlsztők valós időbn használhassák gymás adatait, és lért rdményikt is id rögzítsék. Ezt az információs rndszrt nvzik PDM-nk (angolul: Product Data Managmnt Trmék Adat Mndzsmnt). www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába Motiváció A csapatmunka kizárólag akkor hatékony és sikrs, ha az adott fjlsztési folyamaton dolgozók motiváltak. Motiváció hiányában a dolgozók a csapatmunkára, úgy tkintnk, mint gy olyan rndszrr, mlyb könnyn blolvadnak, az stlgs rossz rdménykért fllősségt nm vállalva, másokra hárítva azt. Ha a fnt mlítttk mlltt az mbri tényzőt is figylmb vsszük, bláthatjuk, hogy a modrn trmékfjlsztési stratégiákat támogató szközök hatástalanná válnak, ha a fjlsztési tvéknységt végzőknk nm érdk a kívánt végrdmény. Az lőző alfjztbn, mlybn a trmékfjlsztést, mint műszaki tvéknységt vizsgáltuk, szó stt arról, hogy fontos az, hogy a fjlsztéssl foglalkozók a folyamat ljén csatlakozzanak a munkához. Ez sgíti az alapkoncpciót úgy továbbgondolni, hogy a kzdti mgoldások sokfélék lgynk, és zkbn az alapgondolatokban, zknk apró részlti között ott rjtőznk az optimális mgoldások, stlg több is mlyk közül stnként nm csak gy krül mgvalósításra. A trmékváltozatok párhuzamos fjlsztés nm kvrndő össz a későbbikbn végztt fjlsztési munkafolyamat részfolyamatainak magas szintű párhuzamossá tétlévl. Ha a VDI által dfiniált trmékfjlsztési folyamatot, annak négy alaplmét tkintjük, akkor a kövtkző mgállapítások thtők: Az ötlt (alapkoncpció) és a trvzési (azaz az alapfunkciókat mghatározó) fázisban szükség van a lhtő lgtöbb fjlsztő részvétlér, hiszn sokan sokfélképpn közlíthtik mg az adott problémát vagy flvtést. A koncpciós fázisban l kll döntni, hogy mlyk a funkcionálisan éltképs mgoldások, mlyk közül akár több is tovább vihtő a kövtkző fázisba. Az utolsó fázis a fjlsztés, mlynk során gy vagy több trmékváltozat krül kidolgozásra és stnként akár több prototípus is készül. A fjlsztés során a fjlsztők az gymásra nm épülő munkafolyamatokkal párhuzamosan haladnak. Trmésztsn mindn trmékfjlsztési szakasz végén (nm csak a fjlsztési fázisban!) van értéklés és visszacsatolás az optimális mgoldás, vagy mgoldások mgtalálása érdkébn. A fjlsztési folyamat lőtt kiválasztott mgoldás, vagy mgoldások akkor tkinthtők optimálisnak, ha azok [6 Dr. Kozma Mihály: Gép és szrkzti lmk, Műgytmi Kiadó, Budapst, 4.]: optimálisan lkészíthtők (anyaghlysk, gyártáshlysk, szrléshlysk, llnőrzés-hlysk) optimálisan működők (működéshlysk, kzlés hlysk, igénybvétl hlysk, üzmb hlyzés hlysk, környzthlysk) optimálisan mgszűntthtők (újrahasznosítás-hlysk, mgsmmisítés-hlysk). A korszrű trmékfjlsztéssl szmbn támasztott számtalan kövtlmény közül a két lgfontosabb a kövtkző: A régbbn gymást szigorú sorrndbn kövtő trmékfjlsztési, részfolyamatok szimultán lvégzés. Mindnki számára könnyn lérhtő adatbázisok használata (és kommunikáció számítógéps szközökkl). Az zknk mgfllő trmékfjlsztési stratégia szimultán illtv konkurns mérnöki munka (angolul: Simultanous Enginring SE / Concurrnt Enginring - CE) névn vált ismrtté. Ennk lgfőbb jllmzőj az, hogy a lhtővé tszi a fjlsztési részfolyamat gymásra nm épülő művltink szimultán lvégzését, sőt stnként kitrjdht az gész trmékfjlsztési folyamatra. A kövtkző két ábra a hagyományos és a korszrű szimultán trmékfjlsztés összhasonlítására szolgál, a trmék kidolgozottságának szintjét www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába ábrázolja a trmékfjlsztés során, az idő függvényébn. A.8. ábra a trmékfjlsztés klasszikus folyamata látható..8. ábra A klasszikus trmékfjlsztés időbli lfolyása [7.] Az ábra jól szmléltti, hogy a klasszikus trmékfjlsztés során, a VDI által mghatározott négy fő részfolyamat kötött sorrndbn kövti gymást. A gyik részfolyamat sm kzdődht l addig, míg az azt mglőző b nm fjződött. Amnnyibn gynél több trmékváltozattal dolgozunk, úgy z az összsr igaz, thát mindn trmékváltozatra tljsn ki kll dolgozni a trmékfjlsztési részfolyamatokat gynként. Ez azzal jár gyütt, hogy ha az gyik trmékváltozatról a trmékfjlsztés gyik részfolyamatában kidrül, hogy mégsm alkalmas a tljs értékű trmékké válásra, akkor az lőtt lévő tvéknységkt fölöslgsn végztük l tljs gészébn. Szimultán munka stén az gys részfolyamatok még az lőző bfjződés lőtt lkzdhtők. Lhtőség van az gys trmékváltozatok fjlsztésénk abbahagyására a párhuzamosan haladó részfolyamatok rdményi alapján úgy is, hogy nm fjztük b annak részfolyamatait, időt spórolva zzl. A szimultán mérnöki munka, az éltképtln mgoldások gyors kizárásával lhtővé tszi azt is, hogy az éltképs mgoldásokra koncntráljuk. A korszrű szimultán trmékfjlsztési folyamat időbli lfolyását az.9 ábra szmléltti [7.]. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába.9. ábra - A szimultán trmékfjlsztés időbli lfolyása Az.9. ábra jól látható, hogy a nm csak VDI iránylv által dfiniált négy részfolyamat végzhtő szimultán, hanm a komplx fjlsztési fázis gys mozzanatai is, lhtővé tév zzl a lgapróbb részfolyamat lmk visszacsatolását llnőrzés céljából..4. A trmékmodllk és szimuláció A fjlsztés során a flhasználó trmék környzt kapcsolatokat kll vizsgálni, hogy l tudjuk döntni, a trmék kilégíti- a támasztott kövtlménykt. A vizsgálatok szimulációval valósíthatók mg, a szimuláció gy rndszr vislkdésénk, bizonyos jllmzőink lutánzása, a szimuláció szrp információ gyűjtés a trvzési altrnatívák értékléséhz. A szimuláció célja a trmék környztr kifjttt hatásának vizsgálata; a trmék vislkdés a használat során (lhasználódás, mghibásodás) és a trmék és a flhasználó közötti kölcsönhatás vizsgálata. A szimuláció során thát a kövtkző kérdéskr krssük a válaszokat: Úgy működik- a trmék, ahogy trvztük, mgfll- a funkcionális kövtlményknk? Mgfll- a műszaki, rgonómiai, sztétikai stb. funkcióknak? Gyártható- a trmék a trvztt mnnyiségbn, a mgfllő minőségbn és áron? www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 3.. ábra Szimuláció folyamata A szükségs vizsgálatokat lgkéznfkvőbb módon gy, a trvztt trmékkl mindn szmpontból azonos prototípuson hajthatjuk végr, z azonban nagyon időigénys és drága folyamat, thát a vizsgálatokhoz valamilyn modllt használunk. Modll imitált objktum, az rdti objktum rprzntálása, azzal nm mindnbn gynértékű. A modllk a szimuláció során módot nyújtanak arra, hogy tanulmányozhassuk a rndlkzésr még nm álló, vagy hozzá nm férhtő rdtikt. Egy modll lht szinkron modll, mly stbn nincsnk időbni rlációk például konstrukciós dokumntáció, diagram, léptékhlys maktt, vagy diakrónikus modll, amly időbni gymásutániságot is líró szimulációs modll. Flépítés szrint a modll lht anyagi (fizikai) vagy szimbolikus modll, a működési lv szrint: szrkzti modll, ikonos modll, analóg modll, matmatikai modll, vgys. A szrkzti modllk a tárgy vagy a folyamat kvalitatív (minőségi) struktúrájának a láthatóvá tétlén alapszik. Ilyn például a folyamatábrák, kapcsolási rajzok, grafikonok, tömbvázlatok, vázlatok, makttk, manknk (mbrmodllk). Az ikonos modllk a tárgy vagy a folyamat rdti tulajdonságait a modll azonos tulajdonságaival rprzntálja. A hasonlóság nm azonosság, mivl nm trjd ki mindn jllmzőr. Hasonlóság lht gomtriai, statikai, kinmatikai, dinamikai, trmikus, kémiai, stb. Az ikonos modllk mindig anyagi modllk például makttk, minták, léptékhlys modllk, prototípusok. Az analóg modllkbn az rdti valamly tulajdonságát a modll gy másik tulajdonsága rprzntálja. Ez fltétlzi azt, hogy a másik tulajdonság ugyanolyan módon változik, mint az rdti mgfllő tulajdonság. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
4. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába A matmatikai modllk matmatikai összfüggésk sgítségévl lőállított szimbolikus modllk, a mérnöki gyakorlatban talán a lgszélsbb körbn használt modll típus. A matmatikai modllk lhtnk lsődlgs matmatikai modllk, mlyk fizikai vagy kémiai törvényszrűségk, alaplvk flhasználásával írják l a rndszr vagy trmék vislkdését. A másodlagos matmatikai modllk zn alapösszfüggéskből lvzttt származtatott matmatikai modllk. A trmékmodll fogalmába mindn olyan információ bltartozik, mly a trmékfjlsztés során kltkztt. Ennk mgfllőn a modllkkl szmbn támasztott kövtlményk jlntősn különböznk a trmékfjlsztés gys szakaszaiban. Ezknk a modlltípusoknak dfiniálása nm lhtségs pusztán azzal, hogy hozzárndljük őkt az gys trmékfjlsztési lépéskhz. Mg kll vizsgálnunk azt is, hogyan jönnk létr az gys típusok. A vonatkozó szakirodalmakban sokfél modlldfiníciót találhatunk. Mindközül a lgáltalánosabbak és lgszélsbb körbn értlmzhtők a Némt Ipari Trvzők Egysült (némtül: Vrband dr Dutschn Industri Dsignr - VDID) által mgfogalmazott modlldfiníciók, mlyk mgkülönbözttik az alábbi modlltípusokat [7.]: Arányos modll Ergonómiai modll Stílus modll Funkcionális modll Prototípus Trmékpéldány. Az arányos modll lírja a külső formát és annak lgfontosabb arányait. Mgkönnyíti a kommunikációt, lősgíti az információ gyors áramlását. Sgít abban, hogy a trmék különböző tulajdonságai tkinttébn a trmékfjlsztésbn résztvvők hamar konsznzusra jussanak. Ezn modlltípusnak gyorsan, gyszrűn és olcsón lkészíthtőnk kll lnni, részlts trmékjllmzőkt nm tartalmaz. Gyakran hívják koncpciómodllnk, vagy magyarázómodllnk. Az rgonómiai modll lősgíti a mgvalósíthatóságról való döntést (lhtségs- kifjlsztni az adott trmékt, és gyáltalán szükségs-?). Fontos információkat közöl az üzmlttésről és használatról és az stlgs részfunkciókról. Trmékjllmzőkt már tartalmaz. A stílus modll a későbbikbn vélhtőn sorozatgyártásba krülő trmék külső mgjlnését mutatja mg. Ennk a lhtő lgjobban kll hasonlítania a valós trmékpéldányra. Az ábrázolt flültknk bmutatótrmi minőségbn kll mgjlnniük. Sgítségévl stlg könnybbn ldönthtő, hogy milyn gyártási ljárást válasszunk, amnnyibn z még nm dőlt l. Alkalmazásával lhtőség nyílik arra is, hogy a fjlsztésbn részt nm vvők (vásárlók, értéksítők, sajtó, bszállítók) is lbírálhassák a trmékt a trmékfjlsztés korai szakaszában. Estnként a PR munka is mgkzdhtő, gy mgfllő részltsségű modll alapján. Bizonyos jllmzők kidolgozása részlts, nm hirdoz mindn trmékfunkciót. A funkcionális modll lhtővé tszi a számított vagy mpirikus módon mghatározott jllmzők mgfllőségéről való mgbizonyosodást és bizonyos funkciók korai tsztlését (hogyan szrlhtő, hogyan tartható karban, milynk a kinmatikai jllmzők). Mgmutat néhány, stlg mindn jllmző funkciót, ha szükségs, a trmék külalakjának, formájának mgjlnítés nélkül is. Információt szolgáltat a szrszámkészítéshz, vagy öntőforma készítéshz, lősgítv a gyártás lőkészítését. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 5 A prototípus a lndő sorozatban gyártott trmékhz nagyon hasonló, vagy azzal tljs mértékbn mggyző példány. Mindn trmékfunkciót és valamnnyi trmék jllmzőt tartalmaz. A már véglgsnk tkinthtő gyártási dokumntáció alapján készül, csak a gyártási folyamatában különbözik attól. Általa lhtőség van gy vagy több trmékjllmző tsztlésér. Lhtővé tszi a szrszámgyártás mgkzdését, és a trmék piaci bmutatását. A trmékpéldány a már sorozatban gyártott trmék. Lht próbasorozat, mllyl vagy a gyártási tchnológiát vagy magát a trmékt tsztlik, vagy lht tljsn véglgs vrzió is. Egy ilyn példány sgítségévl mindn gys trmékfunkció mgvizsgálható. Sgítségévl lkzdhtő a gyártást kiszolgáló szmélyzt és a későbbikbn a trmékhz kapcsolt szolgáltatásokat nyújtó szmélyzt (karbantartó, szrlő) képzés, valamint a vvőkkl és bszállítókkal való részlts gyzttés. Lhtőség van továbbá a gyártást és szrlést végző szközök bállításainak finomhangolására, véglgsítésér, lőkészítv zzl a tömggyártást. A gyakorlat számára a modlltípusok ilyn részltsségű flosztása nm szükségs, zért gy gyszrűsíttt flosztás szrint a hat modlltípust három típusba tömörítjük. A.. ábra a VDID által dfiniált modlltípusoknak az lhlyzkdését, flhasználását mutatja a VDI szrint flosztott trmékfjlsztési folyamat során. Az ábra alsó szgmnsébn az gyszrűsíttt flosztás látható:.. ábra Modlltípusok a trmékfjlsztés különböző fázisaiban Az ábrán jól látszik, hogy a három katgória gynként jóval nagyobb trmékfjlsztési résztrültt fog át. Ez a három típus a kövtkző: A kzdti vázlatok katgória magában foglalja a VDID dfiníciói szrinti lső három modlltípust. Az arányos modllk, rgonómiai modllk és stílusmodllk csak a lndő trmék arányait szmlélttik, és a trmék mgjlnéséről adnak információt, nincsnk konkrét mérti, vagy lgalábbis nm optimális mértkkl és arányokkal rndlkzik. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
6. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába A gomtriai prototípus a trmék gomtriáját már konkrét mértkkl, nm csak arányaival dfiniálja, stnként flülti jllmzőkt is magában foglal. Bizonyos trmékjllmzők már z alapján tsztlhtők, szimulálhatók. A funkcionális prototípusok köréb a funkcionális (digitális) modllk, a hagyományos értlmbn vtt és gyors prototípusok (fizikailag is létző formák), valamint a trmékpéldányok tartoznak id. Egy mérnök sm vitatja a funkcionális modllk, a prototípusok és az lső trmékpéldányok fontosságát a trmékfjlsztésbn, viszont gyakran komolytalannak titulálják a kzdti vázlatok és látványtrvk, jlntőségét pdig z korántsm igaz. A fjlsztésnk bbn a kzdtlgs modllformák által kommunikált szakaszában zajlik l a mgvalósíthatóságról való döntés, és az stlgs piaci igény flmérés is. A fnti modlltípus flosztásban a prototípus szót, már jóval tágabb értlmbn használjuk, mint tttük azt a VDID dfiníció szrint. Ma már a mérnöki szóhasználatban a prototípus szó jlntés jlntősn mgváltozott az értlmző szótár szrinti jlntéshz képst, mly szrint a prototípus gy típus vagy tipikus jlnség mintakép a valóságban. Prototípusnak hívunk zk szrint mindn olyan modlltípust, mly a trmék jllmzőink gyértlmű lírásával, funkciók dfiniálásával, lhtővé tszi annak funkcionális tsztlését, szimulálását valós vagy virtuális térbn. Ebből kövtkzik thát, hogy a prototípusok két alaptípusba sorolhatók. Lhtnk [9.]: digitális, más névn virtuális prototípusok, fizikai prototípusok. A digitális prototípus a virtuális térbn épül, és lmzésk során mutatja mg azt, hogy a valós (fizikai) prototípus, mlynk a számítógéps rprzntációja hogyan vislkdn. Jllmző rá, hogy nagy mnnyiségű lőr trvztt szimulációs kísérlt végzhtő. A modll építését és szimulációját lhtővé tévő szoftvrk tudásháttr, adatbázisa folyamatosan bővíthtő, sok év tapasztalata építhtő bl. A modllzési és szimulációs, valamint az alkalmazási trült szakértőink magas szintű gyüttműködés révén folyik a trmék fjlsztés. A fizikai prototípusok valóságos trmékk, mlyk a bnn mgvalósuló mérnöki munka, valamint az annak alapját képző lmélt és módszrtan kipróbálására készülnk. Gyártásuk költségs és időigénys. Ésszrű költségk mlltt, nincs lhtőség gy trmék mindn jllmzőjénk kipróbálására, a vizsgálati lhtőségk, annak költségük miatt korlátozottak. A fizikai prototípusokat két csoportra bonthatjuk. Lhtnk hagyományos tchnológiákkal gyártott gyszrűsíttt vagy tljs részltsségű prototípusok, illtv gyors prototípusok mlyk térfogatlmk vagy rétgk gymáshoz illsztésévl hozzák létr a fizikai formát..5 CAD rndszrk történt Ha igazán az alapoktól akarjuk lkzdni a téma boncolgatását, lsőként mindnképpn mg kll mlítnünk Euklidészt. Ő volt az aki i.. 3-ban munkásságával mgalkotta az Euklidészi gomtriát, mgtrmtv zzl a gomtria alapjait, mly végül a tchnikával gyütt fjlődv az 96-as évk ljér lhtővé ttt a számítógéppl sgíttt trvzés (CAD computr aidd dsign) mgtrmtését [5.]. Az 96-as évk ljén Ivan Suthrland diplomamunkája részként mgalkotta a CAD szoftvrk lső gnrációját, a Sktchpad-t (.. ábra) és zzl útjára indította a CAD rndszrk fjlsztésénk hosszú, mai napig törtln folyamatát [.]. Ezn szköz lényg az volt, hogy gy spciális tollal rajzolhatott a trvző a számítógép monitorára. Ez az ötlt olyan jól használhatónak bizonyult, hogy még ma is (9) mgtalálhatók nnk a to- www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 7 vábbfjlszttt változatai pl. nyomásérzékny TFT monitorok stb. Igaz, nnk a rndszrnk órákig tartott olyan művltk lvégzés, ami a mai számítógépknk a másodprc tördék... ábra Sktchpad Habár az lső CAD szoftvr az 96-as évk ljén jlnt mg, az lső CAM rndszr már 957-bn mgszülttt. Ennk mgalkotója Dr. Patrick J. Hanratty volt, rndszrét pdig PRONTO-nak nvzt l. Így aztán őt mlgtik a CAD/CAM rndszrk atyjának. Ebbn az időbn nm sokan tudtak mgfiztni gy számítógépt és gy ilyn rndszrt. Kivév a nagy autó és rpülőgépgyártó vállalatokat. Így aztán ők váltak zn rndszrk lsődlgs flhasználóivá, sőt fjlsztőivé. Az lső rndszrkt gytmkkl kooprálva hozták létr. Ezk még D-bn ábrázoltak. Létrhozásuk fő célja az volt, hogy a mindnnapi rajzolgatás és módosítást (ami gy cruzarajz stébn ign körülménys) mggyorsítsa, mgkönnyíts. 965-ra lkészült gy újabb CAD rndszr, a DAC (Dsign Automatd by Computr), mlyt Dr. Hanratty a Gnral Motors-szal karöltv trvztt. (.3. ábra) Ez a rndszr nagyban hasonlított Ivan Suthrland Sktchpadjára..3. ábra DAC.4. ábra CADAM További autó és rpülőgépgyártók jlntk mg saját fjlsztésű rndszrikkl. Így például 966-ban a McDonnal-Dougls CADD nvű szoftvrévl, 967-bn pdig a Ford és a Lockhd. Előbbi PDGS, utóbbi CADAM nvű rndszrévl. (.4. ábra) www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
8. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába Szintén az 96-as évk közpén jlnt mg a Digigraphics szoftvr, mly végr szélsbb körbn hozzáférhtő volt. Ez az ITEK cég gyik kutatási rndszrénk jogutódja volt, és PDP-s számítógépkn futott. Ez a rndszr a Sktchpadhoz hasonlóan gy spciális fénycruzát használt bmnti prifériaként. Azonban az ign borsos ($5.) ára miatt csak néhány darabot értéksítttk blől. Habár látszólag csak a 7-as évk ljén kzdtk l a 3D szoftvrk fjlsztésévl foglalkozni, valójában már a 6-as évk közpén. Ekkor fogalmazták mg lőször a komplx 3D görbék és flültk számítógéps modllzésénk módszrét. Nvztsn d Castljau a Citron mérnök. Az ő algoritmusait flhasználva aztán Bézir publikálta a szabadformájú görbék lírásának módszrét a 6-as évk végén. Ezn algoritmusok az alapjai a mai flült és térfogat modllző szoftvrknk. Összfoglalva az évtizd tchnológiáját. Ebbn az időbn lsősorban D rajzoló programok szülttk. Az kkor mgjlnő 3D rndszrk valójában csak huzalváz modllk készítésér voltak alkalmasak, nm voltak képsk flültk lírására. (.5. ábra).5. ábra Huzalváz modll Ennk számos hátrány volt. NC pályák gnrálására nm mindn stbn alkalmas, néhány stbn nm gyértlmű a modll. Ütközésvizsgálat korlátozottan végzhtő l vl. A mgjlnítő szközök flbontása, színmélység stb. mind borzalmas, és ign költségs. Hálózatokról még nm bszélhtünk, lgjobb stbn is csak nyomtatómgosztásról. A bvitli és kivitli szközök billntyűztr, digitalizáló táblákra, stlg D szknnrkr, valamint tollas plottrkr korlátozódik. Az 97-s évk ljén végt ért az lső CAD/CAM szoftvrk kifjlsztés, mgkzdődhttt széls körű ltrjdésük. A 6-as évkhz hasonlóan továbbra is a nagy autó és rpülőgépgyártó vállalatok (Ford, Gnral Motors, Mrcds-Bnz, Toyota, Lockhd, McDonnll-Douglas) húzták lőr a szoftvrfjlsztést. A 7-s évkr zn cégknk külön CAD fjlsztő részlgük volt, ahol saját blső használatú rndszrikt készíttték. A lgtöbb CAD szoftvr továbbra is D-s volt, d mgkönnyíttt a munkát, csökknttt a hiba lhtőségét, és lhtőségt biztosított a rajzol újra flhasználására. Az gyik lgjlntősbb ilyn program, amly ma, több mint 3 évvl később is létzik, a fnt már www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 9 mlíttt CADAM (Computr Augmntd Drafting and Manufacturing) nvt visli. 975- bn gy szintén rpülőgépgyártó vállalat, az Avions Marcl Dassault mgvásárolta a Lockhd-től a CADAM jogait és a forráskódot, majd zt flhasználva létrhozta az lső 3D modllző programot: a CATIA-t (Computr Aidd Thr Dimnsional Intractiv Application) (.6. ábra)..6. ábra CATIA.7. ábra PADL A 7-s évkr nagymértékbn mgnőtt az igény a 3D trvzőrndszrk iránt. 975- bn K. Vsprill PhD disszrtációjában foglalkozik a B-splin görbék alkalmazásával a 3D szoftvrkbn. Ezk mind d Castljau és Bzir munkáin alapultak. Az lső 3D szilárdtst modllző program a MAGI Syntha Vision nvű programja volt (97), ami nm alkatrészk trvzésér szolgált, hanm nukláris robbanások szimulálására. A mglévő szilárdtst modllző szoftvrk túlzottan nagy számítási igény lég nagy problémát jlnttt. Ennk orvosolására két mérnökcsapat is munkához látott. Az gyikt Hrb Volckr vztt, és a CSG (constructiv solid gomtry) szilárdtst modllzési ljárással mgalkotta a PADL névr krsztlt rndszrt (..7. ábra). Ugyan bbn az időbn Charls Lang mérnökcsapata a b-rp fjlsztésén dolgozott. Ennk lényg az volt, hogy a tstkt különböző gomtriai és topológiai információkkal írták l. Ennk rdményként jött létr a BUILD szilárdtst modllző szoftvr. Az 97-s évk közp, vég flé, ahogy a számítógépk tljsítmény nőtt, mért csökknt, gyr jobb grafikus mgjlnítésr voltak képsk, úgy kzdtk a CAD/CAM rndszrk gyr jobban ltrjdni. Azonban a szrtágazó fjlsztési út, a sok különböző rndszr gy újabb nagy problémát szült. Az gys rndszrk nm voltak képsk kommunikálni gymással, a rndszrk mindnfél szabványosítást nélkülöztk. 979-ban a Boing, a Gnral Motors és a NIST (National Institut of Standards) mggyztt az lső olyan szabványt, mly lhtővé ttt az gys rndszrk közötti adatátvitlt. Ez volt az IGES (Initial Graphic Exchang Standard) formátum mlyt 98-ban vzttk b. Ez a formátum a mai napig lgtöbbt használt szabvány formátum. Az IGES. még csak műszaki rajz lmk átvitlér szolgált, később az IGES 4. / 5. már tstmodllk átvitlér is alkalmas volt. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába.8. ábra IBM 794 típusú számítógép az 97-s évk ljén A 7-s évkbn sok új CAD szoftvr fjlsztő cég alakult (M&S Computing (későbbi Intrgraph), MCS), sok új CAD rndszr jlnt mg. A 7-s évk végér lcsillapodott az lső nagy CAD/CAM hullám. A lgtöbb vállalat már használta valamly krskdlmi forgalomban kapható szoftvrt, összkötv a saját fjlsztésű rndszrévl. Időközbn a fjlsztgtés is szép lassan átalakult kmény piaci küzdlmmé. Ez nagymértékbn köszönhtő a számítógépk fjlődésénk, és olyan nagy computr cégk mgjlnésénk, mint az IBM, aki zkbn az évkbn a Lockhd már többszörösn hírssé vált CADAM szoftvrét mgvásárolta, és saját számítógépivl tovább népszrűsíttt. Id sorolható még a HP mint nagy számítástchnikai vállalat. Szintén a 7-s évk végér jlntk mg új, magasabb szintű programnylvk (pl.: C) valamint olyan gyszrűbb oprációs rndszrk mint a UNIX. Az évtizd során mgjlnnk az lső szoborszrű flültmodllzési tchnológiák. Mgjlnik a tstmodllzés koncpciója, hozzálátnak lvi alapjainak kidolgozásához. Mgjlnik a volumtrikus (térfogati) tstmodllzés, és a határflült modllzés. Ezk gyszrű tstkből, kocka, hngr, gömb stb. állnak. Azok kivonásával, összadásával hozhatunk létr össztttbb gomtriát. Bár jlntős tchnológiai fjlődés mnt végb, a prifériák trültén jlntős áttörés még nm történt. A kis és bmnti szközök, hálózatok, csoportos munkát sgítő gyéb kommunikációs lhtőségk továbbra sm álltak rndlkzésr. Az 98-as évk ljén mgjlnt a számítógépk gy újabb gnrációja, a DEC MicroVAX-a. (.9. ábra). Ez volt az lső olyan számítógép, amly spciális áramllátás és hűtés nélkül képs volt a CAD szoftvrk futtatására. 983-ra az addigra már Intrgraph-ra krsztlt M&S mgjlnt a piacon IntrAct és IntrPro nvű CAD szoftvrjivl, mlyk a DEC VAX és MicroVAX gépin futottak. Ekkor jöttk rá a számítógép gyártó cégk, hogy gépikt könnybbn ladhatják különböző CAD rndszrkkl. Ekkoriban több hardvr/szoftvr csomagot kínáltak a gyártók. 98-bn Avions Marcl Dassault létrhozta a Dassault Systm-t, és aláírt gy gyzmény az IBM-ml, mlyszrint az IBM árulhatta a Dassault Systm CATIA szoftvrét. Ez a szoros gyüttműködés a mai napig tart. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába.9. ábra MicroVAX.. ábra UNIX munkállomás (Apollo) Az 98-as évkbn a DEC mgkérdőjlzhttlnül a számítástchnika csúcsán állt az akkor már zsúfolt piacon. D gy újabb fjlsztésévl biztosította magának azt lső hlyt hosszabb időr. Ez volt a UNIX munkaállomás (.. ábra)... ábra IBM PC.. ábra AutoCAD Ezzl mgkzdődött gy új irány mly alacsony áru, kis mértű, d magas minőségű, kis karbantartási igényű, CAD rndszrk futtatására optimalizált számítógépk gyártását tűzt ki célul. 98-ban az IBM mgjlnt a piacon az lső PC-vl (.. ábra), majd 98- bn az Autodsk az bmutatta az AutoCAD Rlas szoftvrét, mly az IBM PC-jén futott (.. ábra). Ebbn az időbn ismét mgélénkült a CAD piac. 985-bn mgjlnt az lső 3D drótváz modllző PC-r, a CADKEY (.3. ábra). 984-bn az Appl is mgjlnt a CAD piacon Macintosh 8 gépévl, majd az 985- bn Dihl Graphsoft által kiadott minicad rndszrrl a lgsikrsbb Mac Szoftvr ltt (.4. ábra). www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába.3. ábra CADKEY.4. ábra MiniCAD 985-bn mgjlnt a CATIA -s vrziója, mlynk alapja még mindig a Lockhd cég CADAM szoftvr volt. Úgy látszott, hogy kzd mgnyugodni a CAD piac, amikor mgjlnt gy új vállalat, a Paramtric Tchnology. 987-bn a piacon még újnak számító Paramtric Tchnology mgjlnt Pro/ENGINEER 3D szoftvrévl (.5. ábra)..5. ábra Pro/Enginr A vrsnytárak nm tulajdonítottak nki különösbb jlntőségt, azonban mindnki lgnagyobb mglptésér mgjlnésétől számított 8 hónapon blül rkord mnnyiségt adtak l a Pro/ENGINEER licnszéből. Ennk ign gyszrű okai voltak. A Pro/ENGINEER végr gy flhasználóbarát, ikonokat, lgördülő mnükt és más hasonlókat tartalmazó flhasználói flültt kínált. Itt jlnt mg lőször az úgynvztt Historytr (modll fa) mlyn lkövthtjük az gys alaksajátosságok, kényszrk stb. gymásból kövtkzőségét, kapcsolatát. A korábbi rndszrk Fortran és assmblr nylvn íródtak, mlyk miatt lassúak, nhézksk voltak szmbn a Pro/ENGINEER C programozási nylvn X-Windows-ra írt programjával. A Boing cég még 98-ban kzdt TIGER 3D szoftvrénk fjlsztését, ám 988-ra világossá vált, hogy 777-s rpülőgépét a CATIA rndszrrl fogja trvzni. 989-bn a Unigraphics lváltotta UniSolids nvű szoftvrét, és gy sokkal vrsnyképsbb, sokkal intgráltabb rndszrt dolgozott ki, az UG/Solids-ot. Japán kutatók szintén munkához lát- www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába 3 tak a 8-as évk ljén, hogy végül 987-bn lőálljanak Dsignbas nvű modllzőjükkl. Az 98-s évk végér a sok 3D modllzési ljárás gysítésénk hatására kialakult a ma használatos paramtrikus, asszociatív tstmodllzés. A paramétrztt gomtriai modllzés a mértmgadás paramétrink, az algbrai kifjzésknk és gomtriai kényszrknk az gyidjű kzlését foglalja magába. 99-bn a Boing lhatározta, hogy tljs mértékbn áttér a digitális trvzésr, a papír alapú munkával tljs gészébn flhagy. Ezn flbátorodva a nagy vállalatok úgy döntöttk, lkötlzik magukat valamlyik CAD szoftvr mllt. A Mrcds-Bnz, a Chryslr, a Rnault és a Honda a CATIA mlltt döntött. A Catrpillar a Pro/Enginrt válaszotta, a Gnral Motors pdig a Unigraphics rndszri mlltt kötlzt l magát. Eljött az idj, hogy a nagy CAD vállalatok blássák, a Pro/ENGINEER flépítés és flhasználói flült olyan hatással volt a piacra, hogy azt az utat kll kövtni. Ennk kövtkztébn a rndszrk gyr jobban lkzdtk hasonlítani gymásra. Szép lassan mindn rndszrbn mgjlnt a vázlatkészítés (sktching), kényszrk kzlés (constraintsmanagmnt), alaksajátosság alapú szilárdtst modllzés (fatur-basd solid modlling), modll fa (history tr), NURBS flültk és X-Windows alapú intrfac-k. A NURBS flültk habár már korábban mgjlntk, igazán csak kkor váltak általánossá. Ezk sokkal általánosabb görbék mint a B-Splin vagy Bézir görbék. Például, míg gy Bzir kör csak gy többtagú közlítő kör, addig a NURBS görb gy pontos kört ír l. 99-94-ig az Autodsk AutoCAD rlas 3 programja soha nm látott népszrűségr ttt szrt. 4 év alatt millió lisznct adtak l. Időközbn mgjlnt a Windows NT oprációs rndszr, mlyn a lgtöbb CAD szoftvr már futott. A flült és tstmodllk már mgfértk gymás mlltt a rndszrkbn. Az alaksajátosságok kzlés gys rndszrk között még mgoldásra váró probléma volt, bár már jlntk mg fordítók. A grafikus mgjlnítő szközök már bővn kiszolgálják az lvárásokat. A bmnti szközök nm sokat fjlődtk a kzdtk óta, billntyűzt, gér, nyomásérzékny digitalizáló tábla állt rndlkzésr. A hálózatok már mgjlntk, d még mindig komoly akadály volt a sávszélsség. A szimulációs lhtőségk még csak korlátozottan érhtők l, d már mgtalálhatók a mérnöki gyakorlatban. A Boing 777-s papírmnts trvzés világossá ttt, hogy nm lég a CAD rndszrk modllzési ljárásait finomítgatni, flültt kll biztosítani a csoportos munkára, mly a nagy projktk stén lkrülhttlnné vált. Kzlni klltt azt a hatalmas adatbázist és rajzállományt mly gy-gy ilyn munka során kltkztt. Elkzdtk mgjlnni az úgynvztt PDM (Product Data Managmnt) szközök, amlyk fladata, kzlni gy szrvztn blül azokat a folyamatokat és adatokat, amlyk a trvzés és gyártás során kltkznk, valamint zk kzlését támogatni a trmék tljs éltciklusa során. Ekkor még lsősorban PC-n érhtő l, más rndszrkn nm jllmző. Ebbn az időszakban jlnt mg a piacon a SolidWorks. Ez ugyan a Pro/ENGINEER funkcióinak csak hozzávtőlgsn 8%-át kínálta, ám ára a Pro/ENGINEER árának %- a volt csupán. Mint mindn program már kkor, trmésztsn z is paramtrikus modllző program volt (.6. ábra). A vállalatot végül évvl később a Dassault Systms mgvásárolta. www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9
4. Bvztés CAD/CAM/CAE rndszrk alkalmazásába.6. ábra SolidWorks.7. ábra Mchanical Dsktop A UNIX számítógépk ugyan rősbbk voltak, d a PC-k gyors fjlődés, és a Windows rndszrn futó CAD szoftvrk olcsósága miatt, a UNIX piaci szrp vszélyb krült. 995-bn mgjlnt az Intl Pntium procsszora, 996-ban a Windows NT oprációs rndszr, valamint 997-bn az OpnGL-r épülő grafikus gyorsító kártyák, mly három smény kitrjszttt a PC-k tljsítményét, lérhtővé ttték a csúcskatgóriás CAD rndszrk hardvr lmit, a UNIX mukaállomások véglg háttérb szorultak. 996-ban az Intrgraph mgjlnt SolidEdg nvű szoftvrévl. Ezt ign nagy grafikai tljsítményű számítógépikkl árulták, ám hasonlóan a SolidWorks-höz 997-bn a Unigraphics flvásárolta. Mivl az AutoCAD gy D rajzprogram volt, a vásárlók kzdtk lpártolni ttől a rndszrtől, így az Autodsk rákényszrült gy mindn funkciót kínáló 3D modllző kifjlsztésér, amly Mchanical Dsktop ltt (.7. ábra). Az zrdforduló lőtti évkbn az lvárások tovább nőttk a CAD rndszrkkl szmbn. Modllzés trén már bővn lég funkciót kínáltak, ám a PDM és más, csoportos munkát lősgítő lhtőségk még mindig nm voltak tökéltsk, és főlg nm széls körbn ltrjdtk. 997-bn a Dassault Systm lőállt CATWb navigátorral, mly lhtőségt adott az modllk és összszrlésk wbs mgjlnítésér, majd 998 végén zt kigészíttték ENOVIA névr krsztlt PDM II rndszrükkl, így létrhozva gy most már csoportos, országhatárokon átívlő projkt kzlésér alkalmas CAD szoftvrt (.8. ábra). Ezután sorra jlntk mg a hasonló wbs és PDM kigészítők. iman wb és PDM szoftvr, a Paramtric Tch. Windchill PDM szoftvr, a HP OpnSpac nvű wbs portálja..8. ábra ENOVIA www.tankonyvtar.hu Dr. Mikó Balázs TÁMOP 4-8--A-KMR-9-9