Embed Size (px)
Citation preview
1
Ispitivanje proizvodaVirtualni prototip
doc.dr. Samir Lemeš <[email protected]>
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
Pojam virtualnog prototipa CAD - konstruisanje CAE - analiza CAM - priprema proizvodnje
Virtualni prototip 2/36
CAM priprema proizvodnje Vizualizacija
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
Tradicionalni pristup razvoju proizvoda:
Konceptualni dizajn Fizički prototip
Virtualni prototip 3/36
p p Mjerenje i ispitivanje Modifikacije
fizičkog prototipa Proizvodnja
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
VP pristup razvoju proizvoda: Konceptualni dizajn Virtualni prototip Simulacije i analiza
Virtualni prototip 4/36
Simulacije i analiza Modifikacije modela Fizički prototip Mjerenje i ispitivanje Proizvodnja
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
Dizajn zasnovan na simulacijama Iterativne korekcije konstrukcije
pomoću računarski potpomognutih alata: CAD/CAE
Virtualni prototip 5/36
Moderni integrisani CAD paketi obično daju jedinstveno okruženje za kompletan proces, uključujući i CAM
CAD – Computer Aided Design CAE – Computer Aided Engineering
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
Smanjuje spore i skupe hardverske cikluse napravi-testiraj-modifikuj
Povećava kvalitet Široka primjena: automobilska, avio,
Virtualni prototip 6/36
p j , ,namjenska industrija, proizvodnja mašina, elektroindustrija,...
2
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
Za razliku od "tradicionalnog" CAD/CAE/CAM pristupa, gdje se tretiraju pojedinačne komponente, VP tretira sistem kao cjelinu
Virtualni prototip 7/36
VP pokriva sve šire područje analiza: ergonomija, buka, vibracije, trajnost, sigurnost, tolerancije, sklopovi, mehanizmi, ambalaža,...
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
VP ne može zamijeniti potrebu za pravljenjem realnog prototipa
VP daje najbolje rezultate u kombinaciji sa stvarnim prototipom
Virtualni prototip 8/36
VP samo ubrzava, smanjuje troškove i povećava pouzdanost i kvalitet novog proizvoda
Smanjuje potreban broj stvarnih prototipa uz istu funkcionalnost
Ispitivanje proizvoda
Virtualni prototip
Simulacije se zasnivaju na imitaciji fizičkih metoda ispitivanja
Virtualni prototip 9/36
Ispitivanje proizvoda
CAD - konstruisanje
2D drafting – najstarija uporeba računara za potporu konstruisanju
3D modeliranje – savremeni pristup Timski rad (globalni timovi)
Virtualni prototip 10/36
(g ) Praćenje verzija i upravljanje
promjenama na modelu
PDM – Product Data Managament
Ispitivanje proizvoda
CAD - konstruisanje
Geometrijsko modeliranje: primitivi, Bulove operacije (unija, presjek, razlika), linije, lukovi
Geometrijsko modeliranje: spline,
Virtualni prototip 11/36
nurbs, sweep, loft,... Parametarsko modeliranje Feature-based parametric modelling Interaktivno slobodno modeliranje
(Interactive freeform surfacing)
Ispitivanje proizvoda
CAD - konstruisanje
Reverzni inženjering (3D skeniranje fizičkih modela)
Virtualni prototip 12/36
Digitalno skiciranje
Alias, SolidWorks, Unigraphicsmogu koristitiskice za formiranje pravih 3D modela
3
Ispitivanje proizvoda
CAD - konstruisanje
Iz 3D modela se mogu lako kreirati 2D prikazi, presjeci i detalji za tehničku dokumentaciju proizvoda
3D komponente se mogu spajati u
Virtualni prototip 13/36
složene virtualne sklopove Osnova prednost: ponovna upotreba
ranije urađenih modela Mogućnost korištenja različitih CAD
formata, direktno ili preko standardnih formata (STEP, IGES)
Ispitivanje proizvoda
CAD - konstruisanje
Proračun osobina modela (masa, težište, momenti inercije)
Mogućnost vizualizacije: realno renderisanje, uklanjanje skrivenih
Virtualni prototip 14/36
linija, djelimična transparentnost, perspektiva,...
Korištenje programskogkoda za kontrolu modelai uspostavljanje relacija
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Analiza napona i deformacija Computational fluid dynamics (CFD) Kinematska analiza Analiza i sinteza mehanizama
Virtualni prototip 15/36
Analiza i sinteza mehanizama Simulacije procesa proizvodnje
(livenje, obrada deformacijom) Optimizacija proizvoda i procesa Analiza tolerancija
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Simulacije su zasnovane na numeričkim metodama
Od CAD modela i graničnih uslova se formira matematički model
Virtualni prototip 16/36
Numeričkim metodama se vrši proračun (MKE, MKV, MRE,...)
Rezultati proračuna se obrađuju i prikazuju na odgovarajući način
Iteracijama se modifikuje model
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza Analiza napona i deformacija se
najčešće vrši metodom konačnih elemenata – diskretizacijom kontinuuma
Statička i
Virtualni prototip 17/36
Statička i dinamička analiza
Simulacijedodira i sudara
Analiza izvijanja
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
CFD - Computational fluid dynamics Primjena numeričkih metoda za
simulacije problema mehanike fluida
Virtualni prototip 18/36
4
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Od 3D CAD modela se može kreirati digitalni mehanizam, definisanjem veza i stepeni slobode kretanja parova
Virtualni prototip 19/36
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Proizvodni procesi kao što je livenje plastike ili oblikovanje metala plastičnom deformacijom se mogu simulirati s ciljem optimizacije procesa
Virtualni prototip 20/36
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Optimizacija se vrši tako što se zadaju parametri modela koje će biti promjenljivi
Nakon toga se vrši proračun za
Virtualni prototip 21/36
različite vrijednosti parametra Na osnovu zadate funkcije kriterija i
graničnih uslova, iteracijom se dolazi do optimalnog rješenja
Na osnovu rezultata proračuna, koriguje se početni model
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Optimizacija (lopatica turbine)
Virtualni prototip 22/36
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Optimizacija (prefabrikat za kovanje)
Virtualni prototip 23/36
Ispitivanje proizvoda
CAE - analiza
Optimizacija (prefabrikat za kovanje)
Virtualni prototip 24/36
5
Ispitivanje proizvoda
CAM - priprema proizvodnje
CAM – Computer Aided Manufacturing CAD model se koristi za (polu)
automatsko generisanje CNC koda za obradne centre
Virtualni prototip 25/36
Ispitivanje proizvoda
CAM - priprema proizvodnje
CAM se koristi i u metalnoj industriji i u industriji drveta
Virtualni prototip 26/36
Ispitivanje proizvoda
CAM - priprema proizvodnje
Primjer ISO CNC koda:|
M03, M04, M05 Spindle CW, Spindle CCW, Spindle Stop
|
Virtualni prototip 27/36
|
M08, M09 Coolant/lubricant On, Coolant/lubricant Off
M02 Program Stop
M30 Program end, rewind
M98 Subprogram call
M99 Subprogram end
...
Ispitivanje proizvoda
CAM - priprema proizvodnje
CAM tehnologija se koristi i u drugim oblastima:
Rapid Prototyping Umjetnost
Virtualni prototip 28/36
j Graviranje
Ispitivanje proizvoda
CAM - priprema proizvodnje
Virtualni prototip 29/36
Ispitivanje proizvoda
Vizualizacija
Pored modeliranja, simulacija, analiza i optimizacije, za donošenje konačnih zaključaka o izmjenama proizvoda potrebno je virtualni prototip prikazati
d či
Virtualni prototip 30/36
na pogodan način 2D ekran – 3D model? Mogućnost manipulacije 3D modelom Virtual Reality Acrobat3D
6
Ispitivanje proizvoda
Vizualizacija
Dostignuća računarske grafike se koriste, kako u računarskim igrama, tako i za vizualizaciju 3D modela i procesa
Virtualni prototip 31/36
Ispitivanje proizvoda
Vizualizacija
Rendering – proces rasterizacije vektorske slike (pretvaranje u piksele)
Simulacija osvjetljenja Simulacije
Virtualni prototip 32/36
jpovršinskih tekstura
Simulacija kretanja
Simulacija sjena
Ispitivanje proizvoda
VizualizacijaZa svaki trougao na modelu uspostavlja se odgovarajući region sa fototeksture
Virtualni prototip 33/36
Za vrijeme rasterizacije koordinate se interpoliraju u teksturu
Ispitivanje proizvoda
Vizualizacija
Virtualni prototip 34/36
Ispitivanje proizvoda
Vizualizacija
Virtual Reality Tehnologija prvobitno namijenjena za
zabavu, može se koristiti kod VP
Virtualni prototip 35/36
Ispitivanje proizvoda
Vizualizacija
Virtualni prototip 36/36
