3D Interconnect – uvoz zunanjih formatov v SOLIDWORKS

Skoraj vsak CAD uporabnik je prejel datoteko od nekoga drugega. Pogosto pa takšne datoteke niso v SOLIDWORKS formatu. Veliko ljudi se zato zanaša na nevtralne CAD formate kot so STEP, IGES, Parasolid,… Te formate se uporablja predvsem zato, ker imajo CAD programi težavo brati datoteke, ki niso v njihovem lastnem formatu. Do sedaj smo na tak način torej pridobili modele iz drugih CAD programov v SOLIDWORKS. Kaj pa naredimo, ko se na importiranem modelu naredi nova revizija? Staro revizijo izbrišemo iz SOLIDWORKS-a in postopek uvoza začnemo od začetka. Preprosto!

Seveda je konec prejšnjega odstavka sarkastičen. Pri ponovnem uvozu imamo lahko velike probleme. Predstavljajte si, da delamo v kompleksnem sestavu z različnimi uvoženimi kosi. Ti uvoženi kosi so že postavljeni v prostor z različnimi relacijami in referencami. Nato pa še dodajmo opombo, da smo te kose tudi geometrično spremenili v SOLIDWORKS-u (npr. dodali smo luknje in izreze). Če moramo uvožene kose izbrisati, jih ponovno uvoziti, ponovno vzpostaviti vse mogoče relacije in reference ter ponovno modificirati geometrijo kosov, lahko za tak postopek izgubimo več ur ali celo več dni.

SOLIDWORKS je z verzijo SOLIDWORKS 2017 uvedel novo tehnologijo, ki se imenuje 3D Interconnect. 3D Interconnect nam omogoča, da v SOLIDWORKS-u odpiramo datoteke narejene v lastnih formatih različnih CAD programov. 3D Interconnect trenutno podpira sledeče formate:

  • CATIA® V5: .CATPart, .CATProduct za V5R8 – 5–6R2016 (zahteva SOLIDWORKS Premium)
  • Autodesk® Inventor: .ipt za V6 – V2016, .iam za V11 – V2016
  • PTC®: .prt, .asm, za Pro/ENGINEER® 16 – Creo 3.0
  • Solid Edge®: .par, .asm, .psm za V18 – ST8
  • NX™ software: .prt za UG 11 – NX 10

Vendar 3D Interconnect ni le orodje za odpiranje zgoraj omenjenih formatov. 3D Interconnect namreč obdrži referenco na uvoženo datoteko. Če program zazna, da se je originalna datoteka spremenila, se nam v drevesni strukturi prikaže oznaka, da se lahko uvožen model posodobi. Geometrija modela se tako popravi, obdržimo pa vse reference, ki so bile vezane na starejšo revizijo modela. To pomeni, da več ur oz. dni dela zaradi posodobitve revizij modelov stlačimo v par klikov. Seveda pa imamo tudi možnost prekiniti povezavo med modelom in datoteko ter na ta način pridobimo navaden importiran kos.

Za koga je torej 3D Interconnect zanimiv? Ta tehnologija močno olajša delo vsakomur, ki mora kdaj odpreti datoteko iz drugega CAD programa. Zaradi tega je zelo zanimiva za delo v podjetjih, kjer poleg SOLIDWORKS-a uporabljajo še kakšen drug CAD program. Prav tako pa se zelo poenostavi prehod iz ostalih CAD produktov na SOLIDWORKS, ko se v podjetju zamenja CAD standard. 3D Interconnect torej zelo olajša delo, ki vključuje uvoz drugih formatov v SOLIDWORKS.

SOLIDWORKS DimXpert + CAMWorks TBM (Tolerance Based Machining)

CAMWorks TBM (Tolerance Based Machining) je nova funkcionalnost CAMWorks-a, ki sedaj omogoča, da ročna opravila priprave kosov za obdelavo na CNC stroju kot so npr. nastavljanje toleranc, površinskih obdelav in drugih oznak, katere smo dosedaj postavljali na risbe, postanejo preteklost.

CAMWorks sedaj lahko sam spozna tolerance in površinske oznake, ki so vezane na posamezno značilko (feature), in tako lahko tudi sam izbere primerno orodje, hitrosti, … in tako generira optimalno pot orodja.

Na ta način lahko zelo avtomatiziramo celoten proces priprave G kode, minimiziramo napake in ga seveda tudi pohitrimo.

Modeliranje zaponke (Razvoj zaponke 1. del)

V naslednjih nekaj prispevkih bomo pogledali proces modeliranja izdelka v SOLIDWORKS-u, simulacije tega izdelka, izdelave renderja in naknadno uporabe 3D tiskalnika za izdelavo funkcionalnega izdelka. Izdelek, ki ga bomo zmodelirali, simulirali in natisnili bo zaponka oz. klipsna.

Začeli bomo z modeliranjem izdelka v SOLIDWORKS-u, saj bo to osnova za vse naše nadaljnje delo. Zaponka je sestavljena iz dveh delov – iz moškega in ženskega dela zaponke. Vsak del bo v SOLIDWORKS-u svoj kos, skupaj pa bosta postavljena v sestav.

Pred začetkom risanja, se je potrebno odločiti kakšne tolerance oz. odmike bomo določili med ženskim in moškim kosom. V našem primeru sem se odločil za odmik 0,2 mm. To pomeni, da so vse prilegajoče stene na ženskem kosu za 0,2 mm premaknjene v navzven. Ker vemo, da bomo delovanje zaponke tudi simulirali, je potrebno razmisliti tudi o tem vidiku. Glavna težava pri simulaciji bi lahko bile singularnosti. Singularnosti so navidezne izredno visoke napetosti, ki se lahko pojavijo pri ostrih konkavnih robovih. To pomeni, da moramo na konkavne robove postaviti polkrožna posnetja oz. Fillet gradnike. To je tudi sicer dobra praksa, saj je izdelava kosov z ostrimi konkavnimi robovi lahko zahtevna.

Z risanjem smo začeli pri moškem delu zaponke. Pri tem kosu so bile uporabljene le najbolj osnovne funkcije. Med njih spadajo Extruded Boss/Base (dodajanje materiala v eni smeri), Extruded Cut (odvzemanje materiala v eni smeri), Fillet (polkrožno posnetje) in Mirror (zrcaljenje).

Za izdelavo 3D modela, je bil ženski del bolj kompleksen. Kompleksnost tu ni izhajala iz naprednejših funkcij v drevesni strukturi (dodan je le ena vrsta gradnika, ki ni bila v moškem delu – Lofted Cut). Kompleksnost tukaj prihaja iz tega, da moramo ženski del narediti tako, da se pravilno prilega moškemu delu. Zaradi tega ženskega dela nismo modelirali samostojno, temveč smo ga modelirali v sestavu skupaj z moškim delom. Takšnemu delu modeliranja rečemo modeliranje iz zgoraj dol (Top-Down Modeling). Na ta način smo lahko uporabljali elemente (površine, robovi, skice) moškega dela pri risanju ženskega dela. Moramo pa pri takšni vrsti modeliranja  paziti na reference, ki nastanejo med kosi in sestavom saj lahko model močno spremenimo, če ga premaknemo v sestavu. Da se temu izognemo, je najbolj primerno, da zunanje reference na ženskem delu zaklenemo.

Ko imamo oba kosa zmodelirana in postavljena v sestavu, je potrebno preveriti le še mate relacije med kosi, da nam omogočajo pravilno premikanje kosov.

S tem smo zaključili prvi prispevek o zaponki. Naslednji prispevek bo narejen na temo izdelave nelinearne analize, da preverimo ali se bo zaponka zlomila, ko jo zaklenemo.

Optimizacija geometrije preko statične analize

Kaj je cilj vsakega inženirja? Izdelati produkt, ki zadosti zahtevam in je karseda poceni. To pomeni, da mora biti produkt čim bolj optimalen. Na poti k čim bolj optimalnem produktu nam dobro služijo izkušnje, vendar tudi izkušnje ne zagotavljajo optimalnega produkta. Izkušnje lahko le skrajšajo postopek iskanja optimuma. Edini postopek, ki zagotovi približevanje najboljši rešitvi, je testiranje veliko različnih geometrij produkta. Ta postopek je optimizacija.

Problem pri klasičnem postopku optimizacije je ta, da pri testiranju porabimo veliko časa in denarja za izdelavo prototipov za testiranje. Če pa testiramo virtualno oz., če simuliramo, je lahko poraba časa in denarja zanemarljiva v primerjavi s klasično optimizacijo.

SOLIDWORKS Simulation Professional vsebuje modul za optimizacijo. V tem modulu moramo za optimizacijo najprej pripraviti eno ali več analiz, kjer bomo spremljali lastnosti oz. omejitve. Nato izberemo parametre – vrednosti, ki se lahko spreminjajo in določimo v kakšnih območjih se lahko spreminjajo. V naslednjem koraku se postavi omejitve. Le-te definiramo preko senzorjev in so v obliki »Največja napetost v materialu mora biti nižja od X MPa«. Omejitev v prejšnjem stavku je globalna, lahko pa postavimo omejitve tudi lokalno. Primer lokalne omejitve je »Premik točke mora biti manjši od Y mm«. Na koncu pa moramo definirati le še cilj optimizacije. Primer cilja je minimizacija mase izdelka.

Poglejmo zgornji postopek na primeru nosilca narejenega iz varjencev. Naš model, viden na spodnji sliki, je vpet v štirih točkah (točke z zelenimi simboli). Model je izpostavljen gravitaciji in sili 20.000 N na točkah, kjer sta dva vijolična simbola.

Slika 1: Vpetje in obremenitev

V tej optimizaciji bomo spreminjali dva parametra, ki definirata kje se prečni (poševni) varjenci pripnejo na nosilne varjence. Spreminjali bomo parameter »odmik« (levi parameter na sliki 2) med 500 in 5000 mm, ter parameter »zadnji odmik« (desni parameter na sliki 2) med 100 in 2000 mm.

Slika 2: Spremenljiva parametra

Postali bom dve omejitvi, ki ju mora optimizacija zadostiti. Minimalen faktor varnosti na celotnem sestavu mora biti vsaj 4 in premik skrajnega varjenca, ki povezuje točki, kjer sta vpeti sili, mora biti manjši kot 25 mm.

Cilj naše optimizacije je zmanjšati težo prečnih varjencev in tako prihraniti na materialu.

Ob pognani simulaciji SOLIDWORKS spreminja geometrijo in preverja ali so vrednosti v sprejemljivih območjih. Program nato preračuna optimalne vrednosti parametrov in opravi še zadnjo, optimalno, analizo. Rezultate iteracij lahko vidimo v tabeli in v grafičnem oknu.

Slika 3: Rezultati

S postopkom opisanim v tem članku lahko drastično izboljšamo naš produkt in ga obenem naredimo cenejšega. In točno to je tisto k čemer strmimo kot inženirji!