Орчин үеийн огтлогч хэлбэрт савны загварчлалд CAD ба имитацийн үүрэг

Гар аргаар зурахас цахим нарийвчлал руу: Хийн хэвний загварчлалын хөгжил

Гар бичмэл төсөлдөөс 3D загварчлал руу шилжих нь хийн хэвний загварчлалд

Гар аргаар зурагчлахас компьютерийн тусламжтай загварчлал (CAD) руу шилжих нь хийн хэвийг загварчлах аргачлалыг бүрэн өөрчилсөн. Инженерүүдийн уран зурагт долоо хоног орчим цаг зарцуулан хийдэг байсан ажлыг одоо 3D загварчлалын програмуудын тусламжтайгаар цагийн дотор хийх боломжтой болсон. Энэ шилжилт нь 80-аад оны үед компаниуд анхны энгийн 2D CAD системийг хэрэглэж эхэлсэн үеэс эхэлсэн. Мянга гаруй он гэхэд параметрик загварчлалын шинэ аргууд гарч ирснээр хурдтай хөгжиж, одоо дизайнерууд жижиг өөрчлөлт хийх бүрт дахин бүх зүйлийг шинэчлэн зурах шаардлагагүйгээр хаалтын байршил, хөргөлтийн сувгуудыг шууд тохируулж чаддаг болсон.

Хийн хэвийн хөгжилд CAD-ийг нэвтрүүлэх үндсэн үе шатууд

CAD-ийн давамгайлалд гурван чухал дэвшил нэмэрлэсэн:

• 1995: Цуглуулгын тохирох байдлыг шалгах алгоритмыг нэвтрүүлснээр бүрдүүлэгт тохирохгүй байдалд саатуулах
• 2008: Стрессыг урьдчилан таамаглах зорилгоор КАД-ийг хязгаарлагдмал элементийн шинжилгээтэй (FEA) интеграцлах
• 2016: Олон улсын багуудын хооронд бодит цагт загварчлалын хяналт хийх боломжийг олгодог клауд суурилсан хамтын ажиллагаа

Үйлдвэрлэлийн инженерчлэлийн нийгэмлэгийн 2022 оны судалгаагаар КАД-ийг нэвтрүүлснээр гар аргаар харьцуулахад загварчлалын хугацааг 60%-иар бууруулдаг байв. Өнөөгийн байдлаар хэлбэрийн үйлдвэрлэгчдийн 92% нь цөм ба хөндийг автоматаар тусгаарлахын тулд олон биеийн загварчлалыг ашигладаг (Пластикийн технологийн тайлан 2023).

Хэлбэрийн загварчлалд дижитал хувьсах нөлөөний нарийвчлал, үр ашгийн дээрх нөлөө

Мэдээллийн дагуу, хэвний туршилт явуулах үед хэмжээсийн алдааг оролцуулах зориулалтын ажлын урсгал нь ойролцоогоор 78%-иар бууруулдаг. Өнөө үед ихэнх CAD системүүд дүүргэлтийн асуудлыг ойролцоогоор ±3%-ийн нарийвчлалтайгаар илрүүлдэг нягтлан шалгах зориулалттай хиймэл оюун ухааны (AI) симуляциудтай хамт ажилладаг. Үр дүнд нь машин, анагаахын багаж зэрэг нарийн бүтэц бүхий детальд ч гэсэн эхний дахин засваргүйгээр ажиллахуйц хэвийн загвар гарч ирдэг. Энэ түвшний нарийвчлал нь хугацааны хувьд томоохон ялгааг бий болгодог. 2010 онд үйлдвэрлэгчид хөгжүүлэлтийн процессийг дунджаар 14 долоо хоногт дуусгадаг байсан бол одоо тус бүр 5 долоо хоногт л дуусч байна. Ийм хурдасгалт нь олон салбарт бүтээгдэхүүний хөгжүүлэлтийн арга барилд томоохон өөрчлөлтийг авчирч байна.

CAD хэрэгслүүдийг ашиглан өндөр нарийвчлал, алдаа устгах

Нарийвчлалтай геометр загварын тулд дэвшилтэт 3D CAD ашиглан цөм ба хөндийг загварчлах

Орчин үеийн цацлага формны загварчлагчид 3D CAD програм дээр параметрийн загварчлал ашиглан цөм, хөндийн геометрт микрон түвшний нарийвчлалд хүрдэг. Энэхүү дижитал арга нь хуучин 2D аргатай харьцуулахад хэмжээний алдааг 72%-иар бууруулдаг (Пластикаас инженерчлэл 2023) бөгөөд CNC машинд шууд ажиллах боломжийг олгодог.

CAD орчин дахь виртуаль хооронд нь саатал шалгах ба цуглуулгын баталгаажуулалт

Автомжуулсан мөргөлдөөн илрүүлэх алгоритмууд нэг хоног болон илүү хугацаа шаарддаг байсан олон хэсгээс бүрдсэн формны цуглуулгыг хэдхэн минутанд шалгадаг. Загварчлагчид өмбөгч механизм, шахагч тагтний зам, хөргөлтийн хоолойн байршлыг физик прототип шаардагдахгүйгээр зэрэгцээ шалгаж чаддаг.

Алдаа ба дахин ажиллахыг багасгах зорилгоор хийх бодит цагийн загварын баталгаажуулалт

Загварын үед ханын зузааны нэгтгэлгүй байдал, агаар гаргах завсрыг автоматаар илрүүлэх имитацийн модуль. Цахилгаан холбоогоор шууд хариу авснаар тасралтгүй авто машины дотор хашилтын хувьд шаардлагатай доод 1°-ийн налалтын өнцгийг хадгалж байхад тусалдаг.

Туршилтын судалгаа: Автомашиний загварын дижитал шалгалтаар дахин ажиллах хэмжээг 40%-иар бууруулсан

Зэрэглэлийн 1-ийн нийлүүлэгч батламжийн загварын дахин ажиллах зардлыг жилд 840 мянган ам.доллароор бууруулсан байна. Тэдний имитаци, анхны арга нь хэмжээний хазайлтыг ±0.3 мм-ээс ±0.08 мм хүртэл багасгасан ба Class A гадаргуугийн төгсгөл (Автомашины үйлдвэрлэл, 2024 оны хавар).

Пластик урсгал, хөргөлт, муруйдалтын имитациар загварын үйл ажиллагааг сайжруулах

Загварын урсгалын шинжилгээ: Хөндийд цорго нэвтрэх загвар болон даралтын тархалтыг урьдчилан тодорхойлох

Хөндийд цорго нэвтрэх үеийн полимерийн зан араншин болон хайлж буй урсгалын ирэх чиг, даралтын ялгааг шинжлэх хувиргасан урсгалын имитаци. Инженерчид агаарын бапнуудыг саатуулах, материал жигд тархахын тулд хаалтын байрлалыг сайжруулдаг. Турших, алдаа олох арга замаас хамаарсан имитацийн загвар нь урсгалтай холбоотой доголдолд 60%-иар бууруулдаг (Materials and Design 2013).

Муруйдал, агшилтыг имитацилан деталийн чанарыг сайжруулах

Виртуаль дэвсгэр шинжилгээ нь зузаан ханатай деталуудын хэмжээний тогтворгүй байдлын гол шалтгаан болох материал, кристалчлал, тэгш бус хөргөлтийг тооцдог. Олон зорилгот оптимизацийн судалгаагаар илрүүлсэнчлэн, савалтын даралт (орох даралтын 85%), матрицын температур (40-45°C) зэрэг параметрүүдийг тохируулах нь автомашинд хэрэглэгдэхэд эзлэхүүний агшилтыг 25%-иар бууруулдаг.

Циклийн хугацаа болон термал стрессыг бууруулах зорилгоор хөргөлтийн системийг үр дүнтэй болгох

Нэмэх үйлдвэрлэлээр боломжтой болсон нийцсэн хөргөлтийн сувгууд нь температур жигд матриц үүсгэж, хөргөх циклийг 30%-иар бууруулдаг бөгөөд термалын улмаас үүсэх дэвсгэрийг урьдчилан сэргийлдэг. Сүүлийн үеийн хэрэгжүүлэлтүүд нь хэмжээний нарийвчлалыг алдагдуулахгүйгээр өндөр хэмжээний ангилах багажны үйлдвэрлэлд деталь бүрт 22 секундын циклийн хугацааг бууруулсан байна.

Шинэчлэгдэж буй чиг хандлага: Нийлмэл ороомог формтой матрицын загварчлалд ухаалаг шинж чанарыг ашиглах

Машин сургалтын алгоритмууд одоогоор торлог бүтэц, жижиг шинж чанартай формд урсгалын зан ашиглалтыг 92% нарийвчлалтайгаар урьдчилан таамаглаж, 0.2 мм ханын зузаантай детальд анхны зөв дизайн хийх боломжийг олгоно. Эдгээр системүүд нь өмнөх загварчлалын туршлагын мэдээллийн сангийн интеграциар тасралтгүй сайжирдаг.

Загварчлалд итгэх болон бодит туршилтын хооронд тэнцвэрийг олж, итгэл найдвар ихтэй байх эрсдэлийг шийдвэрлэх

Загварчлал нь боломжит доголдолын 70%-г урьдчилан сэргийлдэг ч, ±0.01 мм нарийвчлал шаарддаг шийдэмтгий ангиуд болон исгэлэн шилэн ширхэгтэй материалд физик баталгаажуулалт хийхийг ажлын салбарын стандартжуулалт зөвлөдөг. 2024 оны ажлын салбарын судалгаа нь зөвхөн загварчлалд тулгуурлах ажлын урсгалтай харьцуулахад гибрид арга хэрэглэдэг багууд нь баталгаажуулалтын циклийг 40% илүү хурдан дуусгадагийг харуулсан.

Хэвийн бүрэн бүтэн хөгжүүлэлтийн турш интеграцичилсан CAD ба загварчлалын ажлын урсгал

Ороомог хэвний загварчлалд CAD ба CAE-ийн хооронд урсгалттай мэдээлэл солилцох

3D CAD загварууд ба CAE хэрэгслүүдийн хооронд хоёр чиглэлтэй өгөгдлийн солилцоо нь гар аргаар хувилж орчуулахад гарах алдааг арилгана. Ихэмшлэгдсэн үйлдвэрлэгчид STEP эсвэл Parasolid шиг стандартчилсан файлын форматуудыг цөм/хөндийн геометр дамжуулахад ашиглахад давталтын циклийг 29% илүү хурдан түгээсэн гэж тайлагнаж байна. Энэ нэгдэлт нь засварлах үе шатуудын хувьд хөргөлтийн сувгуудын байршил болон хаалтны байрлал тогтмол байхыг хангана.

Нэгдсэн Дижитал Үйлдвэрлэлийн Ажлын Урсгалын Төлөвшилтэд CAD-ийг CAM, CAE-тэй интеграци хийх

Онцгой орлуур үйлдвэрлэгчид одоогоор өөрсдийн CAD загваруудаа CAM багажны зам болон CAE шинжилгээтэй нэг дижитал ажлын урсгалд нэгтгэж эхэлсэн. Өнгөрсөн жил гаргасан судалгаагаар интеграцитай хандлагыг хэрэгжүүлсэн компаниуд тусдаа програм хангамж ашигладаг компанийг бодвол шалгах үе шатанд ойролцоогоор 37-оор цөөн тооны орлуурын тохируулгыг хийсэн байдаг. Хэн нэгэн ханын зузаан параметрийг өөрчилбөл систем автоматаар гүйлтийн замын тохиргоо, хөргөлтийн сувгийн шинжилгээг шинэчилдэг тул дизайнгаас үйлдвэрлэл хүртэлх бүх хүмүүс байнгын уулзалт хийхгүйгээр ижил мэдээлэл дээр сууцгаана.

Орлуурын загварыг сайжруулахад шинжилгээний ололтуудыг ашигласан битүүлэгдсэн хүрээний санал хүсэлт

Хөгжилтэй үйлдвэрлэгчид хэтрэх зураглалын урьдчилан таамагласан загварыг жинхэнэ үйлдвэрлэлийн үр дүнтэй холбон AI-ийн дэмжлэгтэй симуляцийн платформ ашигладаг. Энэхүү хариу холбоо нь CAD загвар дахь агаар гаргалтын байршил эсвэл салган авах тагтны байршлыг автоматаар тохируулах боломжийг олгох бөгөөд өөрийгөө сайжруулах формын загварыг бий болгодог. Өмнөх ажиллаж байсан үеийн дулааны мэдээлэл нь ирээдүйн хөргөлтийн сувгийн сайжруулалтыг гарын авлагаас шалтгаалахгүйгээр мэдээлэл өгч чадна.

Стратеги: Бодит цагт загварын өөрчлөлтийг хийхийн тулд КО-Симуляцийн платформыг хэрэгжүүлэх

Хамтын имитацийн орчинд ажиллахдаа инженерүүд пластик ямар байдлаар урсаж байгааг, бүтцийн хүчдэлийг шалгах, хөргөлтийг CAD програм дотор нь л мониторлох боломжтой. Саяхан нэг том үйлдвэрлэгч нь цаг агшинд ажилладаг формийн урсгалын хувиргалтыг ашиглах болсноор хөгжүүлэлтийн хугацаагаа ойролцоогоор 22 хувиар бууруулсан. Энэ нь инженерийн багийг виртуаль дүүргэлтийн симуляци явж байх үедээ л хаалтны байрлалыг тохируулах боломж олгосон. Мөн систем нь хэсгийн шугамын геометрийг өөрчилсөн үед автомат байдлаар асуудлыг илрүүлж, налалтын өнцгийн доголдол эсвэл хариуцлагатай ажиллагааны хязгаараас давсан таталтын хурдыг зааж өгдөг. Ийм мэдэгдэлүүд нь үйлдвэрлэлийн төлөвлөлтийн дараагийн шатанд цагийг алдахгүй байлгахад тусалдаг.

Загварын дахин ашиглалт, прототайп, DFM-ээр зах зээлд гарах хугацааг хурдасгах

Их хэмжээний формжуулалтанд CAD-д суурилсан загварын дахин ашиглалтаар үйлдвэрлэлийг хурдасгах

Параметрийн CAD нөөцийн тусламжтайгаар томоохон үйлдвэрлэлийн хугацааг 30-50%-иар бууруулдаг. Үйлдвэрлэгчид баталгаажсан хаалганы загвар, салгаачийн систем болон хөргөлтийн байршлыг бүтээгдэхүүний цуглуулгад дахин ашиглан инженерийн давталттай ажлыг бууруулдаг. Энэ арга зам нэг автомашин үйлдвэрлэгчийн зэвсгийн суурь элементүүдийн 80%-ийг стандартчилж, шинэ хэрэгсэл үйлдвэрлэх хугацааг 14-с 8 долоо хоногтой болгож багасгасан.

CAD болон имитацийг ашиглан хурдан загварчлах, давтан сайжруулах

Хиймэл загварчлал нь физик хэрэгсэл үйлдвэрлэхээс өмнө дизайн алдааны 90%-ийг шийддэг. Багууд урсгалын имитациар хаалганы байршлыг баталгаажуулж, CAD орчинд хөдөлгөөний судалгаагаар салгаачийн механизмийг туршдаг. Энэ дижитал хос аргыг ашиглан I түвшний электроник үйлдвэрлэгч нарийн холбоосын матриц үйлдвэрлэхэд загварын давталтыг 65%-иар бууруулж, зах зээлд гарах хугацааг хурдасгасан.

Виртуаль туршилт, баталгаажуулалтаар хангагдсан үйлдвэрлэлд тохиргоо (DFM)

DFM-ийн эрт үеийн шинжилгээ нь загварчлалын үед багасгах, ханцуйн зузааны асуудлууд болон гаргалтын дутагдалд илрүүлэх замаар хэрэгсэл хийх 40%-ийг сэргийлдэг. Дэвшилтэт CAD системүүд автоматаар налуу өнцгийг шалгадаг бөгөөд материалын агших өгөгдөлд үндэслэн савхны загварыг санал болгодог. Мэргэжлийн шинжилгээ нь DFM зарчмыг хэрэгжүүлснээр хөгжлийн циклийг 20%-иос 30% хүртэл бууруулж болохыг харуулсан.

Шуурхай хөгжлийн үед хаалтууд ба хөргөлтийг тохируулах параметрийн загварчлал

Алгоритмд суурилсан CAD хэрэгслүүд одоо 3 өдрийн ажлын гараар хийдэг ажлыг 2-3 цагт дотор савангийн диаметр болон хөргөх сувгийн байршлыг тохируулж чаддаг. Эдгээр параметрийн загварууд деталийн геометр өөрчлөгдөхөд автоматаар тохирч, тэнцвэртэй лугшилтыг хадгалж, циклийн хугацааг багасгадаг. Саяхны анагаахын багажны төслийн AI-аар үүсгэсэн дүрстэй хөргөх сувгуудыг имитацид шалгаад хөргөлтийг 22%-иор хурдасгасан.

Нэгтгэн нийлүүлсэн арга нь үйлдвэрлэгчдэд бүтээгдэхүүний ховор гаргалтын хугацаанд жинхэнэ давуу талыг олгоно. Ихэнх орлуурын үйлдвэрлүүлэгчид энэ үед даралтанд өртөж байгаа бөгөөд тэдний гурван хувь нь 2020 оны стандарттай харьцуулахад хэрэглэгчид хэрэгслүүдийг ойролцоогоор 30% илүү хурдан хүргэхийг шаарддаг гэж мэдэгдэж байна. Эмнэлгийн багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэхийг жишээ болгон авч үзье. Компаниуд үйлдвэрлэлд зориулан дизайн (DFM) хийх ажлыг эрт нь эхлэх үедээ цаашдын ихэнх асуудлуудаас зайлсхийдэг. Нэг тодорхой тохиолдолд багууд багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэх ажлыг эхлэхээс өмнө үйлдвэрлэлтийн бараг бүх асуудлыг шийдсэн байдаг. Эхлэл үеэсээ потенциал асуудлын бараг 92%-ийг шийдсэн нь хугацаа болон мөнгийг хугацааны туршид хэмнэхэд тусалдаг.