सामयिक अनुकूलन और बायोनिक डिजाइन के लिए सॉफ्टवेयर की समीक्षा

बायोडिजाइन, या बायोनिक डिजाइन विधि में प्रकृति में उधार लिए गए प्रभावी समाधानों के विकसित डिजाइनों में उपयोग शामिल है। सामान्य तौर पर, ये चिकनी रेखाएं होती हैं, पतले निरंतर या ट्यूबलर संरचनाओं की एक वितरित संरचना। बायोडेसिन एक विशेष रूप से सामयिक अनुकूलन का एक मामला है, आमतौर पर इसकी संरचना की जटिलता के साथ, भाग में सामग्री की अच्छी तरह से गणना के द्वारा यांत्रिक शक्ति और लपट के इष्टतम संयोजन को प्राप्त करने का एक साधन है।

इस लेख में, हम सॉफ्टवेयर पर विचार करते हैं जो इन कार्यों को संभाल सकता है।

यह कैसे काम करता है

आधुनिक डिजाइन उपकरण न केवल भाग के विरूपण की डिग्री की भविष्यवाणी करने की अनुमति देते हैं, बल्कि द्रव्यमान और शक्ति के दिए गए ढांचे के अनुसार, इसे अनुकूलित करने के लिए भी। सामान्य तौर पर, एक रिक्त मॉडल तैयार किया जाता है, जिसमें से अतिरिक्त सामग्री बाद में हटा दी जाती है। इस प्रक्रिया को टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन कहा जाता है। इस संदर्भ में अक्सर उपयोग किया जाने वाला एक और शब्द "जेनेरिक डिज़ाइन" है, यह डिज़ाइन को संदर्भित करता है, आंशिक रूप से सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम द्वारा किया जाता है। टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन का परिणाम एक जटिल संरचना है, जिसके आधार पर उत्पादन के लिए एक भाग का एक मॉडल बनता है। इस तरह के एक हिस्से में न्यूनतम वजन के साथ आवश्यक ताकत है, लेकिन पारंपरिक तरीकों से निर्माण करना मुश्किल है, और योज्य उत्पादन इष्टतम होगा।

कार्यान्वयन के उदाहरण

जेनेरिक डिज़ाइन का उपयोग करके बनाए गए उत्पादों में एक असामान्य फ्यूचरिस्टिक लुक होता है और अक्सर एडिटिव टेक्नोलॉजी की क्षमताओं को प्रदर्शित करने के लिए कार्य करता है।

बीएमडब्ल्यू S1000RR

यहां, उदाहरण के लिए, बीएमडब्ल्यू ने प्रौद्योगिकी की संभावनाओं को प्रदर्शित करने के लिए, S1000RR के आधार पर एक अवधारणा बाइक बनाई, लेकिन एक हल्के 3 डी-मुद्रित धातु फ्रेम के साथ। अगर हम अधिक उपयोगितावादी अनुप्रयोगों के बारे में बात करते हैं - बीएमडब्ल्यू पहले से ही रोल्स-रॉयस और i8 रोडस्टर्स के उत्पादन में 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करता है।

एमएक्स 3 डी ब्रिज

एमएक्स 3 डी से डच ने पुल के सहायक आधार का उत्पादन पूरा कर लिया है, जिसे 2019 में एम्स्टर्डम में स्थापित करने की योजना है। पुल के निर्माण में, ऑटोडेस्क सॉफ्टवेयर और डब्ल्यूएएएम तकनीक का उपयोग किया गया था - एक औद्योगिक रोबोट बांह द्वारा धातु पट्टी का चित्रण।

रूसी उद्योग

हम अभी तक पुलों को नहीं छापते हैं, लेकिन उपयोगितावादी क्षेत्रों में सामयिक अनुकूलन को सफलतापूर्वक लागू किया जाएगा। उदाहरण के लिए, कंप्यूटर इंजीनियरिंग सेंटर SPbPU मालिकाना सॉफ्टवेयर का उपयोग करके इस दिशा में काम कर रहा है। आप केंद्र की वेबसाइट पर हल किए जाने वाले कार्यों के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं, यहां हम ध्यान दें कि हम मुख्य रूप से एयरोस्पेस उद्योग के बारे में बात कर रहे हैं।

सॉफ्टवेयर - इंटीग्रेटेड सिस्टम

बाजार पर सॉफ्टवेयर उत्पादों की एक महत्वपूर्ण संख्या है, जिसके माध्यम से सामयिक अनुकूलन के लिए गणना करना संभव है। आमतौर पर, यह कार्यक्षमता उन पैकेजों द्वारा प्रदान की जाती है जो तनाव मॉडलिंग और शक्ति गणना करते हैं। आइए मैकेनिकल इंजीनियरिंग में डिजाइन और गणना के लिए उपयोग किए जाने वाले "बड़े" परिसरों से शुरू करें।

सीमेंस एनएक्स

एनएक्स सीएनसी मशीनों, सीएडी, सीएई और सीएएम के लिए डिजाइन, इंजीनियरिंग गणना और नियंत्रण कोड तैयार करने के लिए एक सार्वभौमिक एकीकृत प्रणाली है। एनएक्स सीएई मॉड्यूल के भीतर सामयिक अनुकूलन सीएडी विधानसभा में भागों की बातचीत पर केंद्रित है।

अनुकूलित किए जाने वाले एक हिस्से को कार्यक्षेत्र में रखा गया है, अन्य जो प्रक्रिया से प्रभावित नहीं हैं, लेकिन बातचीत में भाग लेते हैं, इसके साथ संलग्न हैं। फास्टनिंग्स और लागू भार का संकेत विधानसभा के ढांचे के भीतर सटीक रूप से बनाया गया है।

सीमेंस सॉलिड एज

सॉलिड एज - सॉलिड-स्टेट और सर्फेस मॉडलिंग की सीएडी-प्रणाली, मुख्य रूप से भागों और विधानसभाओं के साथ काम करने के लिए डिज़ाइन की गई है, लेकिन एक अंतर्निहित इंजीनियरिंग विश्लेषण मॉड्यूल के साथ। डेवलपर ठोस एज को तेजी से डिजाइन और प्रोटोटाइप के एक साधन के रूप में पोजिशन कर रहा है, जो एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए "शार्प" है।



अनुकूलन को कई चरणों में किया जाता है, ठीक-ट्यूनिंग की आवश्यकता के बिना: एक "रिक्त" लोड करें, लोड के आवेदन के छेद और स्थानों को इंगित करें, वजन में कमी और सुरक्षा मार्जिन के आवश्यक अनुपात सेट करें। परिणामी भाग को नियमित रूप से सॉलिड एज टूल्स का उपयोग करके प्रिंट या अंतिम रूप से भेजा जा सकता है।

CATIA 3DEXPERIENCE

3DEXPERIENCE प्लेटफ़ॉर्म, 2018 की शुरुआत में, 104 मॉड्यूल शामिल हैं जिन्हें भूमिका कहा जाता है। ये विभिन्न डिजाइन कार्यों, विकास प्रक्रिया प्रबंधन, सिमुलेशन, विज़ुअलाइज़ेशन के समाधान हैं। इनमें से एक भूमिका फंक्शन ड्रिवेन जेनरेटिव डिज़ाइनर है।



यह भूमिका न केवल निर्दिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार भाग की टोपोलॉजी को अनुकूलित करने की अनुमति देती है, बल्कि परिणामी वस्तु को परिष्कृत करने के लिए भी है - अनियमितताओं को सरल बनाने, हटाने के लिए।

SOLIDWORKS

टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन SOLIDWORKS 2018 में जोड़ा गया था। यह व्यावसायिक और प्रीमियम संस्करणों के SOLIDWORKS सिमुलेशन मॉड्यूल में उपलब्ध है। इंजीनियर भार, अनुकूलन स्थितियों को इंगित करता है - उदाहरण के लिए, द्रव्यमान के लिए कठोरता का सबसे अच्छा अनुपात, और टोपोलॉजी का अध्ययन शुरू करता है। प्रक्रिया के अंत में, उत्पादन की तैयारी में, अनुकूलित भाग का जाल चिकना होता है।

ऑटोडेस्क फ्यूजन 360

डिजाइन, इंजीनियरिंग गणना और सीएनसी मशीनों पर उत्पादन के लिए क्लाउड प्लेटफॉर्म - सीएडी / सीएई / सीएएम। अल्टीमेट नामक अधिकतम सदस्यता में, उन्नत सिमुलेशन मॉड्यूल उपलब्ध है। वह मॉडलिंग विकृति के लिए जिम्मेदार है, अनिसोट्रोपिक सामग्रियों के साथ काम कर रहा है और टोपोलॉजी को आकार देने - आकार अनुकूलन।



ट्यूनिंग अनुकूलन के लिए संभावनाएं बहुत व्यापक नहीं हैं, लेकिन मुख्य कार्य के लिए - न्यूनतम वजन और आवश्यक ताकत के साथ एक हिस्सा बनाना - पर्याप्त हैं।

ANSYS मैकेनिकल

इस सॉफ्टवेयर उत्पाद के मुख्य कार्य:

- स्थिर गणना;
- गतिशील विश्लेषण;
- थर्मल गणना;
- ध्वनिक गणना।

ANSYS मैकेनिकल आपको कंपन के प्रभाव और प्रतिध्वनि की घटना की गणना करने के लिए लोड के तहत संरचनाओं की विकृति का अनुकरण करने की अनुमति देता है। स्वचालित टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन को अंजाम देने के लिए, भाग के लिए वर्कपीस के एक मॉडल को आयात करना आवश्यक है, संलग्नक बिंदुओं और लोड के आवेदन को इंगित करें, और सीमा की स्थिति, जैसे न्यूनतम मोटाई निर्धारित करें। पारंपरिक सामग्री और अनिसोट्रोपिक - कंपोजिट, 3 डी-मुद्रित भागों दोनों का अनुकरण करना संभव है।

सरल और अधिक किफायती सॉफ्टवेयर

कम कार्यक्षमता, कम प्रविष्टि सीमा और अपेक्षाकृत सस्ती लागत के साथ समाधान के लिए "भारी" औद्योगिक सॉफ्टवेयर से चलते हैं।

सॉलिड थिंकिंग इंस्पायर

तुलना में, उदाहरण के लिए, Ansys मैकेनिकल के साथ, यह कई संकीर्ण समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया अधिक उपयोगकर्ता के अनुकूल सॉफ्टवेयर है - विधानसभाओं में भागों की बातचीत को मॉडलिंग करना, सरल रूपरेखा डिजाइन, टोपोलॉजिकल अनुकूलन। जिन वस्तुओं के साथ आपको काम करने की आवश्यकता है, वे या तो इंस्पायर में बनाई जा सकती हैं या अन्य सीएडी सिस्टम से आयात की जा सकती हैं।



"अतिरिक्त को काटने" के बाद, अनुकूलित भाग को सरल और चिकना किया जाता है, जो उपस्थिति में काफी सुधार करता है और आपको तुरंत इसे उत्पादन में भेजने की अनुमति देता है।



टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन के अलावा, इंस्पायर एक निरंतर के बजाय एक मेष भरने में सक्षम है, यह फ़ंक्शन उपयोगी है यदि भाग के वजन को कम करने के लिए आवश्यक है।

ऑटोडेस्क नेटफैब परम

यह कार्यक्रम 3D प्रिंटर के कई उपयोगकर्ताओं को ग्रिड की मरम्मत और मॉडल को भागों में विभाजित करने के लिए एक सुविधाजनक उपकरण के रूप में जाना जाता है। नेटफैब 2018 की कार्यक्षमता बहुत व्यापक है - उदाहरण के लिए, एफडीएम प्रिंटिंग के लिए शाखा समर्थन संरचनाओं का निर्माण, एसएलएस और एसएलएम के लिए धातु के हिस्सों के विरूपण का मॉडलिंग, और अंतिम संस्करण में टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन और मेष फिलिंग जेनरेशन जोड़ा गया है।

किस लिए और किसके लिए

अब टोपोलॉजिकल ऑप्टिमाइज़ेशन टूल्स, मुख्य रूप से सीमेंस, डसॉल्ट सिस्टम्स, ऑटोडस्क द्वारा विकसित बड़े सीएडी / सीएएम / सीएई पैकेज के घटक। और इस तकनीक का उपयोग किया जाता है, यदि विशुद्ध रूप से प्रदर्शन उद्देश्यों की बात नहीं की जाती है, मुख्य रूप से धातु मिश्र धातुओं के साथ 3 डी प्रिंटिंग में। जेनेरिक डिज़ाइन, शक्ति विश्लेषण के संयोजन में, ताकत बनाए रखते हुए उत्पाद के द्रव्यमान को कम करने की समस्या को हल करता है, जो न केवल एयरोस्पेस उद्योग में महत्वपूर्ण है। किसी भी उत्पादन में, भौतिक बचत से लागत कम होगी, खासकर जब यह महंगी धातु पाउडर की बात आती है।

वर्णित सॉफ़्टवेयर उत्पादों में से अधिकांश को सीखना आसान है और आर्थिक रूप से सस्ती करना मुश्किल है। लेकिन सरल उपाय हैं, उदाहरण के लिए - सॉलिड थिंकिंग इंस्पायर। यह माना जा सकता है कि, धातुओं और इंजीनियरिंग प्लास्टिक के साथ मुद्रण के लिए उपकरण और आपूर्ति की लागत में कमी के साथ, अपेक्षाकृत सरल टोपोलॉजिकल अनुकूलन उपकरण अधिक व्यापक हो जाएंगे।

सीएडी / सीएएम / सीएई के लिए सॉफ्टवेयर और क्रय सॉफ्टवेयर चुनने की सलाह के लिए, टॉप 3 डी शॉप से संपर्क करें। हम प्रोटोटाइप और उत्पादन की किसी भी समस्या को हल करने के लिए सॉफ्टवेयर उत्पादों और उपकरणों के चयन में मदद करेंगे।

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