A hagyományos gyártási módszerek optimalizálása generatív tervezéssel

A generatív tervezés és az additív gyártás hatékony eszközök, amelyek forradalmasítják a termékfejlesztést, és lehetővé teszik a mérnököknek következő generációs termékek tervezését és készítését. Ez a két módszer tökéletesen kiegészíti egymást. A generatív tervezéssel könnyebb, erősebb, az adott célnak megfelelő alkatrészek készíthetők, míg az additív gyártás megvalósítható lehetőséget nyújt ezeknek az innovatív geometriáknak a legyártásához.

Az additív gyártás azonban, bár hatalmas lépésekkel halad előre, még nem áll készen a tömeg-/sorozatgyártásra. Alapvető különbségek vannak az additív és a hagyományos technika között. A hagyományos gyártási módszerek a kívánt forma eléréshez anyagot távolítanak el, vagy fröccsöntést alkalmaznak. Ez a gyártók számára azért jelent kihívást, mert a termékkövetelmények szempontjából tökéletes újszerű tervek sokszor nem készíthetőek el a hagyományos gyártási technikákkal.

Szerencsére van más megoldás. Ez a cikk megvizsgálja, hogy hogyan oldható meg a probléma a következő generációs generatív tervezéssel, amely segítséget nyújt a mérnököknek a hagyományos gyártási módszerek azonosításában és optimalizálásában. Így nem csak innovatív tervek készülhetnek, de fenntartható az egyensúly a (tömeg)gyártáshoz tartozó megmunkálás és a terméktervezési követelmények között.

A generatív tervezés értékét mérlegelő kérdések

A generatív tervezéssel, amelyben a szoftver számos lehetséges tervváltozatot állít elő különféle módszerek, például biomimikri alkalmazásával, rendkívül innovatív termékek állíthatók elő. A biomimikri az emberi kihívásokra a természetben fellelhető formák és ötletek utánzásával ad választ, és az így születő tervek gyakran organikus, természetes formavilágúak. A generatív tervezés segít azonosítani ezeket az újszerű tervkoncepciókat, illetve finomítja és véglegesíti az érett koncepciókat a részletes tervezés szakaszaiban. A mérnökök olyan, korábban elképzelhetetlennek tartott tervkoncepciókkal állnak elő, amelyek teljes piacokat és iparágakat változtathatnak meg alapjaiban.

A generatív tervezés kibővíti az innovatív tervek megvalósítására való képességet.

Ezek az újszerű alakzatok gyakran kevés korlátozás mellett jönnek létre, ezért az additív gyártás a tökéletes technika a tervek megvalósításához. Fröccsöntési vagy megmunkálási technikákkal azonban ezek a tervek nem készíthetőek el, jelenleg pedig csak ezek a módszerek érhetők el a gyártók számára a nagy volumenű gyártáshoz. Ezért a mérnököknek ezeket a terveket teljesen új formákká kell alakítaniuk. Az átalakítás nem mindig lehetséges, de amikor lehetséges is, a tervek átdolgozása jelentős többletmunkát igényel, így elvész a generatív tervezéssel nyerhető idő, és innovációra sincs lehetőség.

Gyártástudatos generatív tervezés

A következő generációs generatív tervezés képes megoldani ezt a problémát. Lehetővé teszi a mérnököknek, hogy megvizsgálják a különféle gyártási módszerekkel elérhető gyártási eredményeket, beleértve az additív és a szubtraktív technikákat is.

A szubtraktív módszer gyakran a 3- vagy 5-tengelyes megmunkálást jelenti. Mindkét módszer esetén különböző korlátok vonatkoznak a termék tervezésére és a felhasználható gyártási technikákra, ilyen például a szerszámok minimális átmérője és hossza. A két technika között van azonban némi különbség. A 3-tengelyes technika a gyakran használt megmunkálási eszközöket alkalmazza, azonban nagy a munkaerőigénye, és nem alkalmas szűk belső üregek megmunkálására. Az 5-tengelyes technika általában gyorsabb, és kevesebb átfogást igényel a 3-tengelyeshez képest. A számítógéppel segített szerszámozás révén magasabb szintű precizitást nyújt, azonban hosszabb az előkészítési ideje.

Az MJK Performance generatív tervezést alkalmaz a villahidak optimalizálásához a 2,5-tengelyes maráshoz. Kép: MJK Performance.

A következő generációs generatív tervezéssel a mérnökök úgy állíthatják be a tervezési teret, hogy az a 3-tengelyes és az 5-tengelyes technikákhoz is megfelelő legyen, és az eredményként kapott tervek is mindkét technikával kompatibilisek lesznek, így kiértékelhetik ezeket a gyártási módszereket. A mérnökök a terv tájolását a gyártási módszer irányához igazíthatják, és összeegyeztethetik a megtartott geometriával. Így lehetőség nyílik a különböző tervezési lehetőségek megvizsgálására. Ha például a megtartott geometriában furattal rendelkező hengerek találhatók, azonban a tengely nem illeszkedik a marási irányhoz, a mérnökök egy másik geometriát is kiértékelhetnek, például henger helyett kockát. Így a gyártók elkerülhetik a geometriai problémákat a létrejövő tervekben, és exportálhatják a terveket további vizsgálatra. A mérnökök emellett anélkül klónozhatják a generatív modelleket, hogy az hatással lenne az eredeti modellre és annak eredményeire, így az eredeti munka jelentős részét újból felhasználhatják.

Az előnyök

A következő generációs generatív tervezés valódi értéket nyújt. Azonban nem ugyanazt az értéket, mint a hagyományos generatív tervezés, amellyel a mérnökök a szokásos gyártási módszerekkel nem legyártható innovatív terveket készíthetnek. A következő generációs generatív tervezés nélkül az innováció nem jöhetne létre, mivel a mérnökök nem tudnának olyan tervet készíteni, amelynek a gyártása megvalósítható.

Az új, generatív tervezéssel készült BAC-kerék 5-tengelyes marógépen lett gyártva. Kép: BAC.

A generatív tervezésben a gyártási korlátok adatként való megadásával a mérnökök mostantól számos érvényes geometriai lehetőséget vizsgálhatnak meg az adott anyagoknak, üzemeltetési körülményeknek és gyártási folyamatoknak megfelelően. Kiértékelhetik a különböző gyártási módszerek, például a marás vagy a 3D nyomtatás praktikusságát, illetve megteremthetik a gyártási megmunkálási és a terméktervezési követelmények közötti megfelelő egyensúlyt. A következő generációs generatív tervezéssel a vállalatok a terméktervezési ciklus magas szintű automatizáltságának köszönhetően rövidebb idő alatt készíthetik el a közel optimális terveket. Ez nem csak a fejlesztési folyamatot gyorsítja fel, hanem a repetitív feladatok elvégzésének terhét is leveszi a mérnökök válláról, lehetővé téve, hogy a végtermék és a gyártási folyamat optimalizálására összpontosíthassanak. Így a következő generációs generatív tervezéssel a vállalatok a hagyományos gyártási módszerek alkalmazásával is innovatív megoldásokat alkothatnak.

A generatív tervezéssel gyorsan azonosíthatóak a közel optimális tervek a 3-tengelyes és 5-tengelyes technikákhoz

A generatív tervezés innovatív geometriákat készít kevés korlátozással, ami ideális alapanyag az additív gyártási technikákhoz. Az additív gyártásban hatalmas lehetőségek rejlenek, azonban számos gyártó továbbra is szubtraktív gyártási módszereket alkalmaz, és ezeknek az újszerű terveknek a megvalósítása a meglévő eszközeikkel nem praktikus. Annak érdekében, hogy a tervek szubtraktív gyártási technikákkal is elkészíthetőek legyenek, a mérnököknek teljesen át kell dolgozniuk őket, ami időigényes, és gátolja az innovációt.

A következő generációs generatív tervezéssel a mérnökök feltárhatják a különféle gyártási módszerekkel, köztük az additív és a szubtraktív technikákkal elérhető gyártási eredményeket. Kiértékelhetik a 3-tengelyes és az 5-tengelyes technikákat, így elkerülhetőek a geometriai problémák, és a munkafolyamatok további optimalizálása érdekében klónozhatják a generatív modelleket.

A következő generációs generatív tervezés lehetővé teszi, hogy a mérnökök azonosítsák a gyártás szempontjából megvalósítható terveket. Az automatizálás révén megvizsgálhatják az adott gyártási korlátok között lehetséges összes geometriát, és gyorsan megtalálhatják a közel optimális tervet a következő generációs termékek gyorsabb fejlesztése és bevezetése érdekében.

Forrás: Autodesk blog


A Varinex-CADStudio Kft. az Ön egyedi igényeinek megfelelő gyártási, üzemtervezési és automatizálási megoldásokat biztosítja tervezőszoftver kínálatából. Ismerje meg az Autodesk termékinnovációs platformját!

A nagyobb innováció lehetővé tétele a dolgok készítésének jövőjében együttműködést, testreszabást, rugalmasságot és összekapcsolhatóságot igényel. A termékinnovációs platform minden alkalmazást, tudást, adatot és eszközt egyetlen rendszerbe központosít, egyesítve a folyamatokat a termékek tervezése, fejlesztése, gyártása és támogatása érdekében.

Ha többet szeretne megtudni az általunk kínált tervezési és kivitelezési megoldásokról, valamint arról, hogyan segíthetjük elő vállalata gyártási rugalmasságának növelését, keresse szakértő kollégáinkat egy személyes konzultációra!

Kapcsolattartók:

Csonka Gábor
CAD és CAM rendszermérnök
+36 1 273 3408
+36 30 639 1713
gabor.csonka@cads.hu
Sebők Róbert
CAD üzletág igazgató
+36 1 273 3413
+36 30 977 1824
robert.sebok@cads.hu