يتضمن التصميم الحيوي أو أسلوب التصميم الإلكتروني استخدام الحلول الفعالة المستعارة في الطبيعة في التصاميم المتطورة. بشكل عام ، هذه خطوط ناعمة ، وهي بنية موزعة من الهياكل الرقيقة المستمرة أو الأنبوبية. Biodesign هو حالة خاصة من التحسين الطوبولوجي ، وهو وسيلة لتحقيق المزيج الأمثل من القوة الميكانيكية والخفة ، من خلال التوزيع المحسوب جيدًا للمادة في الجزء ، عادةً مع تعقيد هيكلها.
في هذه المقالة ، نعتبر
البرامج التي يمكنها التعامل مع هذه المهام.
كيف يعمل
أدوات التصميم الحديثة لا تسمح فقط بالتنبؤ بدرجة تشوه الجزء ، ولكن أيضًا لتحسينه ، وفقًا لإطار الكتلة والقوة المعطى. بشكل عام ، يتم إعداد نموذج فارغ ، يتم بعد ذلك إزالة المواد الزائدة منه. هذه العملية تسمى التحسين الطوبولوجي. مصطلح آخر غالبًا ما يستخدم في هذا السياق هو "التصميم التوليدي" ، وهو يشير إلى التصميم ، الذي يتم تنفيذه جزئيًا بواسطة خوارزميات البرامج. نتيجة التحسين الطوبولوجي هي بنية معقدة ، يتم على أساسها تكوين نموذج لجزء للإنتاج. يحتوي هذا الجزء على القوة المطلوبة بأقل وزن ، ولكن من الصعب تصنيعه بالطرق التقليدية ، وسيكون الإنتاج الإضافي هو الأمثل.
أمثلة على التنفيذ
المنتجات المصنوعة باستخدام التصميم التوليدي لها مظهر مستقبلي غير عادي وغالبا ما تعمل على إظهار قدرات التقنيات المضافة.
بي ام دبليو S1000RR
هنا ، على سبيل المثال ، قامت BMW ، لإثبات آفاق التكنولوجيا ، بتصميم دراجة مفاهيمية تعتمد على S1000RR ، ولكن مع إطار معدني خفيف مطبوع ثلاثي الأبعاد. إذا تحدثنا عن المزيد من التطبيقات النفعية - تستخدم BMW بالفعل الطباعة ثلاثية الأبعاد في إنتاج سيارات Rolls-Royces و i8 Roadsters.
جسر MX3D
أكمل الهولنديون من MX3D إنتاج قاعدة الدعم للجسر ، والتي من المقرر تثبيتها في أمستردام في عام 2019. في تصنيع الجسر ، تم استخدام برنامج Autodesk وتكنولوجيا WAAM - ترسيب شريط معدني بواسطة ذراع آلي صناعي.
الصناعة الروسية
نحن لا نطبع الجسور بعد ، ولكن في مناطق النفعية سيتم تطبيق التحسين الطوبولوجي بنجاح. على سبيل المثال ، يعمل مركز هندسة الكمبيوتر SPbPU في هذا الاتجاه باستخدام البرمجيات الاحتكارية. يمكنك قراءة المزيد عن
المهام التي يتعين حلها على
موقع المركز على
الإنترنت ، وهنا نلاحظ أننا نتحدث بشكل رئيسي عن صناعة الفضاء.
برامج - أنظمة متكاملة
هناك عدد كبير من منتجات البرمجيات في السوق ، والتي من خلالها يمكن إجراء حسابات لتحسين الطوبوغرافية. عادة ، يتم توفير هذه الوظيفة عن طريق الحزم التي تؤدي نمذجة الإجهاد وحسابات القوة. لنبدأ بالمجمعات "الكبيرة" المستخدمة في التصميم والحسابات في الهندسة الميكانيكية.
NX هو نظام متكامل عالمي للتصميم والحسابات الهندسية وإعداد رمز تحكم لآلات CNC - CAD و CAE و CAM. يركز التحسين الطوبولوجي داخل وحدة NX CAE على تفاعل الأجزاء في تجميع CAD.
يتم وضع جزء يتم تحسينه في مساحة العمل ، ويتم إرفاق أجزاء أخرى لا تتأثر بالعملية ، ولكنها تشارك في التفاعل. يتم الإشارة إلى الأربطة والأحمال المطبقة بدقة في إطار التجميع.
Solid Edge - نظام CAD من الحالة الصلبة والنمذجة السطحية ، تم تصميمه بشكل أساسي للعمل مع الأجزاء والتجمعات ، ولكن مع وحدة تحليل هندسية مدمجة. يضع المطور وضع الحافة الصلبة كوسيلة للتصميم السريع والنماذج الأولية ، "الحادة" للتصنيع الإضافي.
يتم تنفيذ التحسين في عدة خطوات ، دون الحاجة إلى الضبط الدقيق: تحميل "فارغ" ، يشير إلى الثقوب وأماكن تطبيق الحمل ، وتعيين النسبة المطلوبة من تخفيض الوزن وعامل الأمان. يمكن إرسال الجزء الناتج مباشرة للطباعة أو الانتهاء باستخدام أدوات Solid Edge العادية.
تتكون منصة 3DEXPERIENCE ، اعتبارًا من بداية عام 2018 ، من 104 وحدات تسمى الأدوار. هذه حلول لمهام التصميم المختلفة ، وإدارة عملية التطوير ، والمحاكاة ، والتصور. أحد هذه الأدوار هو المصمم التوليدي المدفوع بالوظيفة.
لا يسمح هذا الدور فقط بتحسين طوبولوجيا الجزء وفقًا للمتطلبات المحددة ، ولكن أيضًا لتحسين الكائن الناتج - لتبسيط وإزالة المخالفات.
تمت إضافة تحسين الطوبولوجيا في SOLIDWORKS 2018. وهو متاح في وحدة محاكاة SOLIDWORKS للإصدارات الاحترافية والإصدارات المميزة. يشير المهندس إلى الأحمال وظروف التحسين - على سبيل المثال ، أفضل نسبة صلابة إلى كتلة ، ويبدأ دراسة الطوبولوجيا. في نهاية العملية ، استعدادًا للإنتاج ، يتم تجانس شبكة الجزء الأمثل.
منصة سحابية للتصميم والحسابات الهندسية والتحضير للإنتاج على ماكينات CNC - CAD / CAE / CAM. في أقصى اشتراك يسمى Ultimate ، تتوفر وحدة المحاكاة المتقدمة. وهو مسؤول عن نمذجة التشوهات ، والعمل مع مواد متباينة الخواص وتحسين الهيكل - تحسين الشكل.
إن إمكانيات ضبط التحسين ليست واسعة للغاية ، ولكن بالنسبة للمهمة الرئيسية - إنشاء جزء بأدنى وزن وقوة ضرورية - كافية.
الوظائف الرئيسية لهذا البرنامج المنتج:
- حسابات ثابتة ؛
- التحليل الديناميكي ؛
- الحسابات الحرارية ؛
- الحسابات الصوتية.
يسمح لك ANSYS Mechanical بمحاكاة تشوه الهياكل تحت الحمل ، لحساب تأثير الاهتزاز وحدوث الرنين. لإجراء تحسين طوبولوجي مؤتمت ، من الضروري استيراد نموذج قطعة العمل للجزء ، وتحديد نقاط التعلق وتطبيق الأحمال ، وتعيين شروط الحدود ، مثل الحد الأدنى للسمك. من الممكن محاكاة المواد التقليدية والمواد متباينة الخواص - المركبات ، الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد.
برنامج أبسط وأكثر بأسعار معقولة
دعنا ننتقل من البرامج الصناعية "الثقيلة" إلى حلول أقل وظائف ، وعتبة دخول أقل وتكلفة معقولة نسبيًا.
بالمقارنة ، على سبيل المثال ، مع Ansys Mechanical ، هو برنامج أكثر سهولة في الاستخدام مصمم لحل العديد من المشكلات الضيقة - نمذجة تفاعل الأجزاء في التجميعات ، وتصميم الخطوط العريضة البسيط ، والتحسين الطوبولوجي. يمكن إنشاء الكائنات التي تحتاج إلى العمل معها في Inspire أو استيرادها من أنظمة CAD الأخرى.
بعد "قطع الفائض" ، يتم تبسيط وتحسين الجزء المحسن ، مما يحسن المظهر إلى حد كبير ويسمح لك بإرساله على الفور إلى الإنتاج.
بالإضافة إلى التحسين الطوبولوجي ، فإن Inspire قادر على تشكيل حشو شبكي بدلاً من الحشو المستمر ، وهذه الوظيفة مفيدة إذا لزم الأمر لتقليل وزن الجزء.
هذا البرنامج معروف للعديد من مستخدمي الطابعات ثلاثية الأبعاد كأداة مناسبة لإصلاح الشبكة وتقسيم النموذج إلى أجزاء. إن وظيفة Netfabb 2018 أوسع بكثير - على سبيل المثال ، هناك إنشاء هياكل دعم متفرعة لطباعة FDM ، ونمذجة تشوه الأجزاء المعدنية لـ SLS و SLM ، وفي الإصدار النهائي ، تمت إضافة التحسين الطوبولوجي وتحسين تعبئة الشبكة.
من اجل ماذا ولمن
الآن أدوات التحسين الطوبوغرافية ، بشكل رئيسي مكونات حزم CAD / CAM / CAE الكبيرة التي طورتها Siemens ، Dassault Systèmes ، Autodesk. ويتم استخدام هذه التكنولوجيا ، إن لم يكن للتحدث عن أغراض توضيحية بحتة ، بشكل رئيسي في الطباعة ثلاثية الأبعاد مع سبائك معدنية. يحل التصميم التوليفي ، إلى جانب تحليل القوة ، مشكلة تقليل كتلة المنتج مع الحفاظ على القوة ، وهو أمر مهم ليس فقط في صناعة الطيران. في أي إنتاج ، سيؤدي توفير المواد إلى انخفاض التكاليف ، خاصة عندما يتعلق الأمر بمساحيق المعادن باهظة الثمن.
من الصعب استدعاء غالبية منتجات البرامج الموصوفة بسهولة التعلم وبأسعار معقولة مالياً. ولكن هناك حلول أبسط ، على سبيل المثال - الصلبة التفكير في الإلهام. يمكن الافتراض أنه مع انخفاض تكلفة المعدات واللوازم للطباعة بالمعادن واللدائن الهندسية ، ستصبح أدوات التحسين الطوبوغرافية البسيطة نسبيًا أكثر انتشارًا.
للحصول على نصائح بشأن اختيار البرنامج وشراء البرنامج لـ CAD / CAM / CAE ، اتصل بمحل
3D Top . سنساعد في اختيار منتجات البرمجيات والمعدات لحل أي مشاكل في النماذج والإنتاج.
هل تريد أخبارًا أكثر إثارة للاهتمام من عالم التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد؟
اشترك معنا في مواقع التواصل الاجتماعي. الشبكات:
