Parametarski model (PM) koristi alate za projektiranje koji se temelje na konstruktivnim elementima. To omogućuje programeru da definira čitave klase figura, a ne samo određene pojedinosti. Prije pojave ove tehnologije, uređivanje obrasca bilo je težak zadatak. Na primjer, za promjenu trodimenzionalnog tijela, dizajner je morao promijeniti duljinu, širinu i visinu. Prilikom primjene PM tehnologije, dizajner treba promijeniti samo jedan parametar, a druga dva se automatski izvršavaju.
Ključna prekretnica u povijesti automatiziranog dizajna (CAD) bila je uvođenje Pro /ENGINEER verzije, sada PTC Creo, koja je uvela CAD industriju s parametarskim modeliranjem. Od tada se ova paradigma koristi u gotovo svim glavnim programima dizajna, uključujući SOLIDWORKS, Autodesk Inventor, Creo Parametric, CATIA, NX i Onshape.
Dizajn PM-a obavljaju inženjeri, koji u dijelovima grade trodimenzionalnu geometriju. Dvodimenzionalne skice pretvaraju se u trodimenzionalne objekte, pri čemu se konstrukcijska ograničenja i tolerancije pravilno primjenjuju u skladu s planom dizajna. Budući da svaki korak slijedi iz prethodnih, potrebna je detaljna sličica. Unatoč snazi i popularnosti RM-modeliranja, još jedna paradigma izravnog CAD dizajna također ima svoje pristalice. Neki moderni CAD sustavi koriste jednostavno, a ne parametarsko modeliranje temeljeno na povijesti, a postoje i sustavi koji pružajukombinacija dvaju alata.
Paradigma dizajna i terminologije
Parametarski dizajn započinje skicom, a za dobivanje konačnog rezultata koriste se različite matematičke funkcije. Paradigma dizajna, koju je prvi razvio Pro /ENGINEER, naziva se "utemeljenom na povijesti", budući da je linearna korak-po-korak priroda modela razlikuje od izravnog parametarskog modeliranja, koje se zove "bez povijesti".
Softver memorira funkcije po redu, a model ih izvodi korak po korak. Korisnici često pogrešno vjeruju da je samo FOR, zasnovan na povijesti, parametarski. Zapravo, on uključuje sve modele s podacima, uključujući dimenzije, uzorke, debljinu zida, promjere, dubinu rupa i druge. Pomoću parametarskog pristupa inženjeri mogu brzo i jednostavno stvoriti različite konfiguracije konstrukcija. Trenutno su razvijeni razvoj i parametrijsko i kvalitrijsko modeliranje. Kvalimetrija je znanstvena disciplina koja se bavi metodama kvantificiranja kvalitete modela. Ova teorija, koju je razvio bivši SSSR R. Azgaldov, danas se koristi u razvoju ruskih standarda, uključujući u metalurgiji i strojogradnji. Većina CAD softvera omogućuje implementaciju kvalitetnih projekata. Prije izbora, programer treba analizirati pokazatelje:
Veličina strukture. Broj programera povezanih s projektom. Mobilnost modela. Vrsta datoteke koju je odredio klijent.
Proces
Modeli su konstruirani iz skupa matematičkih formula i legitimni, moraju se temeljiti na stvarnim informacijama o proizvodu. Savršenost metoda verifikacije i cjelovitost informacija o proizvodu određuje održivost rješenja.
Postoje dva popularna PM modela:
Konstruktivna puna geometrija (CSG) - definira model u smislu kombiniranja osnovnih i generiranih fizičkih oblika. Ona koristi logičke operacije za konstruiranje modela. To je kombinacija trodimenzionalnih elementarnih oblika, na primjer, cilindra, stožca, prizme, pravokutnika ili sfere kontrolirane jednostavnim logičkim operacijama. Granično prikazivanje (BR) - čvrsti model formira se određivanjem površina koje tvore prostorne granice. Tada se objekt stvara povezivanjem točaka u prostoru. Mnogi programi koriste metodu konačnih elemenata (FEM) jer vam omogućuju jednostavno upravljanje volumenom interne mreže.Pojam parametarsko 3D modeliranje znači da MCAD program koristi fizičke podatke. U ovoj metodi, dimenzije se određuju geometrijom, a ne obrnuto, kao u slučaju 2D i tradicionalnih trodimenzionalnih modela čvrstog stanja. Stoga će izmjene vrijednosti promijeniti veličinu. Osim toga, odnosi ili ograničenja koja se koriste za stvaranje elemenata proizvoda su fiksni i kontrolira program.
Osnovna jedinica projekta
Element je osnovna jedinica parametarskog modela čvrstog stanja. Kao što skupština uključuje različite detalje,datoteka se sastoji od zasebnih dijelova. Svaka funkcija definira intelektualno vlasništvo. Prilikom konstruiranja objekta koriste se geometrijska ograničenja i dimenzije. Programer sprema ta svojstva u bazu podataka i koristi ih za stvaranje novih proizvoda.
Primjeri ovih građevnih blokova, koji se nazivaju elementi, su otvori, rebra, utori, šiljci i drugi geometrijski detalji. Nove značajke ovise o postojećim, tako da se promjene u dizajnu automatski popravljaju. Dakle, funkcionalno modeliranje odražava dizajnerski dizajn. Ako se dio ili srodni dio promijeni, onda taj atribut ponovno generira u skladu s njegovim graničnim svojstvima. Na primjer, rub definiran kao tangenta na luk će se pomaknuti kako bi se zadržala granica dodira ako se promijeni veličina luka.
Model generiranja računala
U užem smislu, izraz CAD je računalna generacija i modifikacija geometrijskog modela. U širem smislu - uključuje sve automatizirane radnje u procesu projektiranja: geometrijsko modeliranje, računanje, prikupljanje i pružanje informacija od idejnog rješenja do proizvodnje. U početku su se koristile aplikacije za izradu proizvodnih dokumenata. S povećanom računalnom snagom sustava sa sofisticiranim ekspertnim aplikacijama i integriranim rješenjima, FEM se sve češće koristi za projektiranje i kreiranje proizvoda. Dostupan je dizajn tehničkih rješenja kroz koje se objekti od samog početka smatraju trodimenzionalnim tijelima. Ako je potrebno,tehnički crteži se automatski izrađuju iz modela virtualnih dijelova.
Posebna prednost 3D-CAD-a je sposobnost projektiranja slika proizvoda u bilo kojem smjeru. 3D pisač omogućuje prebacivanje s virtualnog na stvarni objekt. Uz otkrivanje svojstava materijala stvoreni su napredni modeli za dane fizikalne osobine, na primjer, čvrstoću, elastičnost. CAD se koristi u gotovo svim granama inženjerstva: arhitekturi, građevinarstvu, inženjerstvu, elektrotehnici i uskim područjima kao što je dentalna tehnologija.
Vodeći industrijski softverski proizvodi
Danas na tržištu postoje mnogi parametarski programi modeliranja. Po stupnju uporabe dijele se:
Niska uporaba. Široka primjena. Sektorsko modeliranje.Posljednja od ove tri kategorije, naime, specifična za industriju, postala je najpopularnija.
Vodeći industrijski softverski proizvodi:
SolidWorks - uveden 1995. godine kao jeftin konkurent na tržištu. Za parametarsko modeliranje SolidWorks je 1997. kupio Dassault Systemes. Koristi se u strojarstvu i industriji plastike. CATIA - stvorio Dassault Systemes u Francuskoj kasnih 1970-ih. Ovaj sofisticirani softver široko se koristi u zrakoplovnoj, automobilskoj i brodograditeljskoj industriji. Primjena Siemens NX za parametarsku simulaciju, ranije poznata kao Unigraphics, kupio je McDonnell Douglas 1977. To je sveobuhvatno rješenje zaprojektiranje i proizvodnja proizvoda sa širokim rasponom potrošnje. Grasshopper je dodatak za Rhinoceros usmjeren na parametarsko oblikovanje, koji radi kao urednik generativnih algoritama. Prednosti ovog programa su da, za razliku od mnogih, ne zahtijeva iskustvo skriptiranja, to vam omogućuje stvaranje shema za generiranje komponenti, dobivanje značajne optimizacije vremena. Parametarsko modeliranje Kompas 3d koristi računalo za projektiranje objekata ili sustava koji rade u stvarnom svijetu. Autodesk je najstarija verzija programa AutoCad i omogućuje vam implementaciju 3D projekata. Područje primjene - industrijska mehanika. KeyCreator je neparametarski, nepovijesni, "izravni" 2D /3D CAD za modeliranje u čvrstom stanju. Izvorno poznat kao CADKEY, prvi put je objavljen 1984. i radi na DOS, UNIX i Windows operativnim sustavima. Prvi CAD program s 3D mogućnostima za osobna računala. U modeliranju u čvrstom stanju, KeyCreator izvodi površinsko modeliranje i crtanje. Usporedba naprednih tehnologija
SolidWorks dominira razvojem korporativnih proizvoda, dok je KeyCreator izbor CAD-a za specijalizirane procese dizajna i proizvodnje. To su dva dobro izoštrena alata s očiglednim prednostima. Da biste utvrdili je li KeyCreator pogodna metoda parametarskog modeliranja, usporedite koja je najprikladnija za prilagođene zadatke.
Modeliranje KeyCreatora bez povijesti omogućuje dizajnerima ne samo brzo stvaranje projekata od nule, već i otvaranje iuredite sve CAD datoteke bez obzira na izvor. KeyCreator ima prednosti u odnosu na SolidWorks u sposobnosti obrade nepredvidivih promjena u dizajnu, a kompletan skup prevoditelja daje korisnicima mogućnost rada u bilo kojoj zemlji na svijetu. KeyCreator značajke omogućuju projektima da slobodno rastu, budući da skice i 3D modeli nisu vezani za povijest transakcija ili ograničenja. Ovaj pristup omogućuje početnim nestrukturiranim konceptima da postupno postanu složeni sklopovi. Fleksibilne mogućnosti izvoza KeyCreatora znače da se 3D geometrija lako pomiče na sljedeću fazu dizajna proizvodnje. PM pristup koji koristi SolidWorks idealan je za upravljanje ažuriranjem modela na temelju karakteristika proizvoda, stroga ograničenja omogućuju izračune za dizajne koji su statični u ovoj fazi. Također pruža opsežne alate za upravljanje podacima koji koriste metapodatke za dizajn tijekom cijelog proizvodnog procesa.
Multi-platforma za trodimenzionalne objekte
FreeCAD je otvoreni dizajner crossplatform parametarskih trodimenzionalnih objekata u kaskadi. Uglavnom se koristi u strojarstvu za razvoj stvarnih proizvoda. 3D proizvodi dolaze s MCAD-om, CAx-om, PLM-om i CAD-om, zajedno s kompletnim skupom konfiguracijskih opcija i proširenja. Korisnici biraju FreeCAD, zahvaljujući jednostavnosti korištenja na temelju QT-a. Podržava i integrira različite formate datoteka, možete jednostavno stvoriti 3D oblik s 2D,dobiti pojedinosti dizajna ili prilagoditi dimenzije dovoljnim brojem komponenti. FreeCAD također dolazi s Open Inventor kompatibilnim 3D modelom renderiranja, alatnim trakama, preklopnicima, sveobuhvatnim Python API-jem i izgledima. Značajke programa:
Velika online dokumentacija. Dostupnost za MacOS, Linux i Windows. Dolazi s sučeljem koje se može jednostavno prilagoditi. Pruža integriranu podršku za Python. Pruža svojim korisnicima sve alate potrebne za implementaciju i proširenje, kao što su radna mjesta na ruti, geografski podaci, eksperimentalni CFD-ovi, alati za analizu krajnjih točaka (FEA), moduli za modeliranje robota i BIM-ovi. Podržava napomene kao što su veličina i tekst. Ima mnoge moderne značajke, besplatne za sve. Alat za oblikovanje Fusion 360
Fusion 360 for Windows je 3D CAD alat koji je razvio Autodesk. Trodimenzionalna simulacija u sustavu Fusion 360 namijenjena je dizajnerima i moćan je alat za razvoj dijelova, pruža mogućnosti za testiranje funkcionalnosti objekata i simulaciju kretanja. Autodesk Fusion 360 temelji se na tehnologiji temeljenoj na oblaku. Stvoreni podaci uvijek se pohranjuju u oblaku, što olakšava rad u timu. Autodesk Fusion 360 pokriva sljedeće ključne čimbenike u razvoju proizvoda: funkcionalno modeliranje, vizualizacija i priprema za proizvodnju. Sve ove značajke su kombinirane u jednoj aplikaciji. Oblici rade s T-spline funkcijom. Stvaranjem intelektualnog odnosa između komponenti, možete ga simuliratifunkcionalnosti zbirki. Povezivanje pojedinih komponenata određeno je spojevima. Podešavanjem svojstava kao što su krutost ili rotacija, komponente se mogu smjestiti sa željenim pomakom u odnosu jedna na drugu. Kako bi proizvod bio atraktivan, Fusion 360 je serija materijala koji pokriva željenu površinu. Korisničko sučelje Autodesk Fusion 360 je dobro organizirano. Traka izbornika omogućuje pristup gotovom dizajnu i mogućnost brzog spremanja trenutnih projekata. Osim toga, akcije se mogu otkazati ili preraditi jednim klikom miša. U odjeljku "Napravi" konstruirajte jednostavne ili složene objekte. Pristup povijesti dizajna dobiva se kroz vremensku liniju tako da možete unijeti promjene i spremiti ih.
Početna točka simulacije
Za objekt skice, potreban je dvodimenzionalni model, koji tada postaje jedna od glavnih metoda: stiskanje, rotacija i čišćenje. Polazna točka za model PM je skica koja izvorno ima točan oblik stvorenog dijela ili elementa i inteligentan je prikaz detalja. Važno je analizirati i planirati svaki dio prije dizajniranja kako bi se odredio najučinkovitiji slijed stvaranja. Nezadovoljavajuće strategije parametarskog modeliranja softvera dovele su do pojave pojedinosti, koje će zbog složenog uređivanja trajati dulje. Dizajnirani imaju takve elemente koji osiguravaju maksimalnu fleksibilnost i varijacije proizvoda, za to, doživljavajući gotovi model čvrstog stanja kao skupvarijabilni elemenata.
Redoslijed stvaranja sličica
Prije izvođenja skice, model se mora proučiti kako bi se odredio najbolji profil osnovne verzije. Najbolji je onaj koji u potpunosti opisuje opći oblik i smanjuje broj funkcija potrebnih za dovršenje projekta. Svaki novi dio sadrži tri beskonačne referentne ravnine koje u prostoru predstavljaju prednje, gornje i desne ravnine koje prolaze kroz porijeklo koordinate - nultu točku u prostoru. Opći postupak za PM je odabir najboljeg profila za prvu karakteristiku modela. Zatim odaberite najprikladniju ravninu na kojoj želite stvoriti prvu skicu tako da konačna verzija ima ispravnu orijentaciju kada se gleda u grafičkom obliku. Geometrija se mora stvoriti hvatanjem ograničenja pri izradi skice, a zatim mjerenjem kako bi se odredila konačna geometrija. Potpuno definirana verzija je crna, nepotpuna je plava, a redundantna je crvena. 2D skica se zatim pretvara u čvrstu 3D krutinu, stiskanjem ili rotacijom. Može se pretvoriti u sastavne dijelove pomoću postupka čišćenja, koji ima funkcije povlačenja okomito na ravninu crteža, te rotaciju elemenata oko osi. Ova metoda premješta je duž putanje koja se sastoji od ravne ili zakrivljene geometrije. Za crtanje se koristi nekoliko skica, s prijelazima iz jednog oblika u drugi. Svaka sesija povezana je s novom veličinom. Iz gotovog modela krutih tvaristvorite datoteku crteža sa standardnim izometrijskim prikazima.
Prednosti CAD-a
Parametrijsko CAD modeliranje koristi razne alate u različitim područjima, primjerice geometrijsko modeliranje, koje uključuje diferencijalne geometrije, teoriju skupova, matričnu algebru, teorijsku i primijenjenu informatiku. Ovi se alati mogu kombinirati i razlikovati ovisno o CAD sustavu i području primjene. Oni su usredotočeni na vektor koji osigurava protutežu orijentaciji mreže. CAD se koristi za kreiranje digitalnih modela dizajna s različitim karakteristikama koje pružaju informacije za proizvodnju potrebnog proizvoda, kroz tehničko crtanje, CNC prijenos i druge. Prednost interne reprezentacije modela:
Racionalizacija procesa izgradnje. Sposobnost jednostavnog i brzog modificiranja modela u trenutnim fazama procesa projektiranja. Sprječava gubitak informacija i pogrešaka. Mogućnost uporabe u drugim primjenama Optimizira dizajn dok proizvod nije spreman za proizvodnju. Trodimenzionalni modeli čvrstog stanja nude širok raspon načina prikaza modela. Vizualizacija proizvoda, budući da možete početi od jednostavnih objekata s minimalnim detaljima. Integracija sa sljedećim primjenama i skraćivanje vremena razvoja ciklusa. Postojeći projektni podaci mogu se ponovno koristiti za stvaranje novih projekata. Brza promjena u dizajnu, poboljšanje učinkovitosti. Digitalna proizvodnja. Jedna od prednosti softvera za parametarsko modeliranje je to što vam omogućuju prijenos digitalne proizvodnje izravno na projekt, budući da se integrira s numerički upravljanim alatnim strojevima ili 3D pisačima.
