Твердотельное моделирование

Содержание

Твердотельное моделирование, что это?

Нельзя представить работу современного инженера без работы за компьютером. ПК заменил кульман инженера, счетную машинку, печатную машинку, логарифмическую линейку, записную книжку. Все вышеперечисленные устройства и приспособления заменило программное обеспечение, или ПО. Программное обеспечение стало удовлетворять инженерные потребности в проектировании различных конструкций, деталей машин, узлов инженеров-конструкторов, которые называются CAD- программное обеспечение, предназначенное для проектирования различных конструкций деталей для твердотельного моделирования.

Твердотельные модели

Развитие программного обеспечения — CAD привело к массовому переходу от черчения на кульмане к созданию твердотельных параметрических моделей – 3д моделей и их дальнейшее использование. Нужно помнить, что твердотельные модели и их сборки создает не компьютер или компьютерный комплекс а человек, поэтому особенно сейчас приобретает значение повышения профессионализма и квалификации инженеров. В данной статье будут рассматриваться вопросы проектирования именно 3д моделей стержневой и модельной оснастки для получения математической модели и последующего ее использования ЧПУ станках, для получения пенопластовых (пенополистироловых), деревянных, пластиковых, металлических литейных моделей повторяющих контур и геометрию

необходимых для получения отливок из различных сплавов.

Помимо построения 3д моделей для получения литейной оснастки, выполняется объемное проектирование расположения отпечатков в литейной форме с последующим моделированием процессов происходящих в литейной форме, что способствует уменьшению или полному исключению литейного брака в процессе изготовления отливок.

Твердотельное моделирование, программы

Стабильный рост производительности персональных компьютеров, дал толчок развитию относительно недорогих приложений для трехмерного моделирования. Появление таких программ сделало 3D доступной для большинства простых пользователей. При этом само моделирование перестало быть привилегией небольших групп ученых. Легкость в освоении, относительно небольшие требования к к аппаратному обеспечению и поистине удивительные возможности таких систем обеспечили им быстрое распространение и большую популярность. Кроме того, развитие графических библиотек существенно способствовало популяризации программирования 3D приложений, что еще более ускорило развитие и распространение трехмерной графики. В области дизайна и анимации вместе с производителями таких известных программ как:3ds Max.Maya.SOFTIMAGE/XSL.LightWave 3D. На рынке появляются компании , занимающиеся разработкой узконаправленных специализированных модулей (плагинов) (Digimation. HABWare и прочее). В инженерном 3D моделировании у «тяжелых» САПР- пакетов (CATIA. Unigraphics. Pro/ENGINEER) инициативу перехватывают более»легкие» и простые в освоении 3D- пакеты нового поколения: SolidWorks. Solid Edge. Inventor.

Следом за дизайном трехмерная графика незаметно проникла и в инженерное проектирование. Сфера промышленного проектирования жестко ограничена требованиями стандартов, которые касаются лишь плоского черчения. По этой причине переход на трехмерное моделирование в машиностроительном и архитектурном проектировании не был безболезненным. Однако богатство возможностей по созданию моделей сложных форм , легкость в проектировании и планировке, намного лучшие возможности для выявления ошибок на этапе проектирования и, самое главное, более наглядное представление объекта проектирования делали свое дело. С середины 90-х годов трехмерная графика стала широко применяться в инженерии.

Львиную долю среди программных средств для автоматизации инженерного проектирования занимают графические САD системы (Computer Aided Design- полуавтоматическое компьютерное проектирование ), Они служат для создания трехмерных моделей машиностроительных агрегатов, изделий, зданий и т.п., формирования и оформления комплекта чертежей вместе с полным набором конструкторской документации, необходимой для выпуска изделия или построения объекта.

Помимо лучшего визуального представления (по сравнению с плоским изображением),трехмерные модели очень использовать в инженерных расчетах. Для этого существует другой класс инженерных систем проектирования – CAE – системы (Computer Aided Engineering – автоматизированные инженерные расчеты). Расчет на прочность, кинематика и динамика, проливаемость пресс-форм, аэродинамические и гидравлические расчеты, имитация креш-тестов и многое другое стало простым и доступным с появлением программ такого класса. Инженер –конструктор получает просто фантастический инструмент : трехмерное представление напряжений в изделии, объемное распределение температур, пространственное моделирование потоков газов, смесей и жидкостей (очень актуально при моделировании процессов происходящих в литейной форме при заливке ее расплавленным металлом). И все это просто и наглядно – никаких «трехэтажных» формул, плоских графиков, диаграмм или приблизительных вычислений. Кроме того, любая трехмерная модель всегда точнее описывает объект, чем самое подробное двухмерное изображение.

Твердотельное моделирование моделей

Моделирование – сложный процесс, результатом которого является законченная трехмерная сцена (модель объекта) в памяти компьютера. Моделирование состоит из создания отдельных объектов сцены с их последующем размещении в пространстве. Для выполнения трехмерных моделей объектов существует множество подходов. Рассмотрим основные из них, предлагаемые в наиболее успешных на сегодня программах 3D графики:

Создание твердых тел с помощью булевых операций-путем добавления ,вычитания или пересечения материала моделей. Этот подход является главным в инженерных графических системах;
Формирование сложных полигональных поверхностей, так называемых мешей ( от англ. Mesh-сетка), путем полигонального или NURSBS –моделирования;
Применение модификаторов геометрии (используются в основном в дизайнерских системах моделирования). Модификатором называется действие, назначаемое объекту, в результате чего свойства объекта и его внешний вид изменяются. Модификатором может быть вытягивание, изгиб, скручивание и т.п.

Более подробно об этом можно узнать в книге автора М.Кидрук «КОМПАС -3D V10. на 100%.

Изготовление моделей из пластика, дерева, металла по 3д модели

Изготовление литейных моделей происходит на ЧПУ 3D станках, по построенной математической модели (3д модели). 3д модель загружается в управляющий станком ЧПУ персональный компьютер. Обработка заготовки производится по 3 д модели посредством составленной программистом управляющей программой. Данная программа управляет такими параметрами, как и каким инструментом выполнять механическую обработку какой либо плоскости или поверхности 3д модели.

Информация взята с сайта

https://3dtool.ru/category/chpu/frezernye-stanki/

Сколько можно заработать прибыльность и окупаемость

Заработать можно по разному, все зависит от квалификации инженера-конструктора, качества выполнения 3 д модели, скорости выполнения. Если вы за3 дня неделю строите 3 д модель, то стоимость у разных конструкторов составляет в среднем от 3000 до 8000 рублей. Далее читайте сами. Ну а если вы выполняете 3 д модель расположения моделей в форме, расположение литниковой системы и моделируете процессы происходящие в форме при заливке ее жидким металлом, то заработать можно на порядок или два больше ( до 300000 рублей в меся), а если еще открыть фирму по изготовлению литейной оснастки, то прибыль пойдет на миллионы. Самое главное найти платежеспособных заказчиков.

Статья носит информационный характер, использованы материалы книг:

Автора М.Кидрук «КОМПАС -3D V10. на 100%.

Автора А.К. Басова «CATIA V5»