3d N V Praxi

NÁZEV

ROČNÍKOVÉ PRÁCE

Jméno a příjmení autora

Obsah Obsah.............................................................................................................................1

Úvod................................................................................................................3 1. Výhody 3D konstruování v praxi a historie...............................................4 Něco na úvod….............................................................................................................4

2. 3D systémy Autodesk Inventor 11 a Solidworks 2007................................5 2.1. Autodesk Inventor Professional 11..........................................................................5 Obecný úvod..................................................................................................................5 Inventor studio...............................................................................................................6 Kinematická a dynamická simulace..............................................................................7 Analýza Metodou Konečných prvků.............................................................................7 Obsahové centrum.........................................................................................................8 Plechy............................................................................................................................9 Svařované sestavy.........................................................................................................9 Výkresová dokumentace.............................................................................................10 Shrnutí.........................................................................................................................10 2.2. Solidworks Office Premium 2007..........................................................................12 Úvod............................................................................................................................12 Verze............................................................................................................................13 SolidWorks 3D CAD...................................................................................................13 DWGeditor..................................................................................................................14 COSMOSXpress.........................................................................................................15 MoldflowXpress..........................................................................................................15 eDrawings Professional...............................................................................................17 SolidWorks Animátor..................................................................................................17 PhotoWorks.................................................................................................................18 SolidWorks Toolbox....................................................................................................18 PDMWorks..................................................................................................................19 COSMOSWorks..........................................................................................................19 COSMOSFloWorks.....................................................................................................20 COSMOSMotion.........................................................................................................20

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Závěr............................................................................................................................20

3. Modelování v programu SolidWorks........................................................22 3.1. Project: The Bagr...................................................................................................22 Příprava.......................................................................................................................22 Referenční foto – ukázka.............................................................................................22

Závěr.............................................................................................................24 Použitá literatura..........................................................................................................25

-2-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Úvod Téma 3D Modelování v praxi jsem si vybral na základě mého zájmu o tuto problematiku. Mám již nějaké zkušenosti s modelovacími programy Autodesk Inventor a 3ds max, které bych chtěl zajisté v této práci využít a rozšířit. V první části práce bych chtěl stručně nastínit vývoj počítačových programů pro podporu konstruování a jejich vývoj a šíření zejména v české republice po roce 1989. V další části se budu věnovat výhodám modelovacích programů ve výrobním procesu výrobku oproti klasickým výkresům 2D. Nastíním jejich možnosti vizualizace, simulace nejrůznějších stavů výrobku apod. Pak se zaměřím na dva z těchto programů a to Autodesk Inventor 11 a Solidworks 2006 budu se snažit udělat stručný přehled hlavních funkcí u každého z těchto programů doplněný názornými obrázky. Chtěl bych v této kapitole také okrajově obsáhnout hardwarové požadavky těchto programů, jako jsou vhodné typy procesorů či specializované grafické karty. V hlavní části této práce se zaměřím na program Solidworks 2006, kde by bylo mým konečným cílem vytvoření výukových prezentací pro školní portál www.cad.spsnome.cz. Pokusím se také navázat kontakt s dealerem systému SlidWorks Toptech pro odbornou pomoc a řešení otázek. Během zpracovávání této práce budu čerpat informace z odborných časopisů, které mám k dispozici, pokusím se sehnat si nějakou další literaturu spojenou s tímto tématem. Jsem velmi rád, že mohu zpracovávat takovouto práci, protože si myslím že tím nabudu spoustu zkušeností, které se mi budou hodit nejen v další studiu ale i v životě či v zaměstnání.

-3-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

1.Výhody 3D konstruování v praxi a historie Něco na úvod… Nutnost lidí zaznamenávat svoje myšlenky je tu s námi už od nepaměti. První kresby lidí můžeme vidět na stěnách v jeskyních, kde si lidé trénovali svoje taktiky na lov zvířat – na tom také záviselo jejich přežití. Tyto kresby byly kresleny černým uhlem na kámen.a byli to v podstatě prvními plánky i když k přesným výkresům měli rozhodně hodně daleko.

-4-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

2.3D systémy Autodesk Inventor 11 a Solidworks 2007 V této kapitole bych chtěl představit 3D systémy pro podporu konstruování, a to Autodesk Inventor Professional 11 a Solidworks Premium 2007. Na počátku bych chtěl říci, že nemám v úmyslu tyto dva systémy nikterak srovnávat, protože v dnešní době si myslím že jsou oba systémy na velmi vysoké úrovni a kolem každého je utvořena komunita lidí, kterým vyhovuje k práci právě ten jejich oblíbený program. S nástupem nové produktové řady „2008“ od Autodesku dostane i Inventor nativní podporu 64bitového rozhraní procesorů, takže bude moci využívat mnohem více paměti RAM a to napomůže konstruktérům v navrhování mnohem komplexnějších sestav než to bylo možné doposud a tím v podstatě dožene jeden z posledních nedostatků oproti Solidworksu.

2.1.Autodesk Inventor Professional 11 Obecný úvod Produktová řada Autodesk Inventor je navazujícím článkem v evoluci vývoje konstrukčních systémů. Autodesk Inventor 11 je dodáván jako na jednom DVD společně s programy AutoCAD 2007, Mechanical Desktop 2007 a Autodesk Vault, který slouží ke správě dat a knihoven normalizovaných částí do programů. Při koupi Inventoru se můžeme rozhodnout mezi dvěmi verzemi a to Autodesk Inventor Professional a Autodesk Inventor Series. První jmenovaný je základní verze Inventoru – Series obsahující navíc ještě oborově zaměřené moduly (Import elektrotechnických schémat, Rozvody drátů a kabeláží, Potrubí a potrubní systémy, Analýza metodou konečných prvků a dynamická analýza, asi bych měl dodat že verze Professional je o něco dražší než její základní verze Series. Inventor je navržen tak, aby umožnil co nejlehčí přechod uživatelů z 2D CAD řešení AutoCAD Mechanical na Inventor. Programová filozofie je taková, že se pracuje se sestavami a dílci, kdy spojení více dílců vznikne sestava, ve které můžeme provádět např. dynamické simulace, kdy si ověřujeme, jak se bude výrobek chovat v sestavě apod. Od verze 10 popř. 11 se v Inventoru objevují i nejrůznější moduly pro usnadnění rozšíření práce návrháře:

-5-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Inventor studio který je určen k rychlým a intuitivním vizualizacím vytvořených výrobků. Z mých osobních zkušeností je to výhoda, protože člověk pak nemusí svoje návrhy složitě převádět a exportovat do přenosných formátů a pak je importovat do speciálních vizualizačních programů jako je Artlatnis ( www.artlantis.com ) nebo 3DS Max ( www.autodesk.com/3dsmax ). Je pravda že tyto programy nabízejí mnohem více možností nastavení a vizualizace z nich mají rozhodně vyšší kvalitu, ale Inventor studio je právě navrženo pro jednoduché a intuitivní ovládání, bez potřeby nějakého exportu dat nebo dalšího nastavování. Po přepnutí do Inventor studia se okamžitě uživateli nabídne řada nástrojů pro animaci. Uživatel si nadefinuje rovinu, která tvoří jakoby zem, poté si nadefinuje kameru, osvětlení, které tvoří 3 základní světla: směrové světlo, bodové světlo a reflektor. U každého lze pomocí jednoduchých sliderů měnit nejrůznější parametry jako jas, barvu apod. Animace komponent je tu také velice intuitivní, stačí si vybrat jednu z možností, co chceme vlastně animovat, jestli komponenty, vazby, útlum či polohovou reprezentaci, kdy nám zůstávají tzv. ghosty (animovaná komponenta zůstává v určitých polohách průhledná, aby byla vidět trasa, po které se pohybovala). Co se týče materiálových stylů, je tu v knihovně několik desítek materiálů nadefinováno, včetně textury, odlesků a průhlednosti-(pokud jde o skla), ale není žádný problém pro uživatele si je upravit dle svých představ opět jednoduchým posunutím několika sliderů a následným uložením do knihovny pro další použití v jiných projektech.

-6-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Kinematická a dynamická simulace Tento modul umožňuje návrhářům simulovat a analyzovat chování sestav z hlediska funkčnosti a výsledky ihned využít např. pro metodu konečných prvků. Práce s tímto modulem je velmi intuitivní, přehledná a uživatelsky příjemná. Přesto vyžaduje po návrháři alespoň základní znalosti dynamiky. Do modulu dynamická simulace se dá z prostředí modelování přepnout stejně jako u modulu Inventor Studio klepnutím v nabídce Aplikace. Po vstoupení do tohoto modulu si uživatel nejprve musí nadefinovat pohybové vazby. K dispozici je 30 definovaných spojení komponentů. Poté je potřeba nadefinovat síly a momenty a nesmíme opomenout aktivování gravitace. Nakonec uživatel zadá vstupní a výstupní podmínky simulace, nastaví čas a krok výpočtu a spustí analýzu. Zároveň s výpočtem je ihned prováděna animace sestavy i s výslednými reakcemi v určených místech. Celý průběh animace lze zaznamenat do souboru *.avi či *.wmv . U tohoto modulu musíme počítat s delším časem výpočtu u složitějších simulací, to vše však závisí na použitém hardwaru. V této části nechybí ani přehledné prostředí pro tvorbu grafů. Do grafu lze vykreslovat polohu, rychlost, zrychlení, síly a momenty. Vypočítané hodnoty je možné samozřejmě převést do MS Excelu – v takovémto případě se MS Excel automaticky otevře a okamžitě vygeneruje příslušný graf a sestaví tabulku hodnot.

Analýza Metodou Konečných prvků Modul je určen k řešení analýzy metodou konečných prvků u jednotlivých součástí. Dílci se přiřadí materiál a následně přímo v prostředí Inventoru určit podpory a zatížení. Podpora může být fixní určením plochy na modelu s možností posunu v jednotlivých osách. Zatížení

-7-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

může být definováno samostatnou silou, či momentem působícími na vybranou plochu, případně působící ve směru definovaným složkami os x,y,z. Další možností je tlak rozložený po ploše, zatížení válcových ploch od ložisek, případně zatížení gravitačním, rovnoměrným, či rotačním zrychlením, což umožňuje počítat s dynamikou stroje působící na analyzovanou součást. Podpory a zatížení jsou zobrazeny ve stromové struktuře Prohlížeče Inventoru, pomocí které je možné je odstranit, či modifikovat. Výsledkem řešení je analýza napětí, deformace, faktoru bezpečnosti a následně také vlastních frekvencí prvního až šestého řádu. Znázornění výsledků je provedeno barevnou mapou přímo na součásti, s ostrým, nebo vyhlazeným přechodem barev. Přiřazení barev rozsahům hodnot lze modifikovat jednoduše posunem hranice barvy ve stupnici barev. Zapnout lze pochopitelně i zobrazení sítě, či označení maxima a minima hledaného řešení na součásti. Výsledky lze exportovat jako report ve formátu HTML a přiložit k technické zprávě. Pro podrobnější řešení, pak lze využít export celého řešení do systému Ansys, který pochopitelně disponuje dalšími nástroji pro analýzu, než modul Inventoru, který je prioritně určen pro potřeby konstruktéra jako návrhový a optimalizační nástroj.

Obsahové centrum Dalším modulem, který velice zefektivňuje a urychluje práci návrháře. Můžeme říci, že je to taková sbírka normalizovaných dílů, které si v případě potřeby lze z Obsahového centra vytáhnout. Při koupi inventoru máme k dispozici knihovny základních norem běžně používaných ve světě jako ISO, DIN, PARKER, ANSI a další. Osobně používám pro správu knihoven aplikaci Autodesk Vault, kde mám v podstatě odpojené nepotřebné knihovny, pro urychlení chodu Obsahového centra. Do Obsahového centra se dostaneme v modulu Sestava kliknutím v hlavním panelu na tlačítko Obsahové centrum. Otevře se nám tabulka, kde si

-8-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

můžeme vybrat ze spousty kategorií normalizovaných částí. Uvedu příklad na šroubu. V Inventoru jsem si vytvořil součást dírou se závitem pro šroub. Potřebuji vložit šroub, tedy vstoupím do Obsahového centra, najdu si kategorii spojovací materiál → šrouby → pak si vyberu s jakou hlavou chci ten šroub mít a jednoduše si vyberu, jaký šroub chci podle normy. Teď mám dvě možnosti, jak tam šroub vložím. Tak buď, vím rozměr díry a tak si z tabulky, která mě vyskočí, po vybrání šroubu vyberu rozměry, nebo mám ještě možnost funkce Autodrop. Ta spočívá v tom, že po vybrání šroubu mě program vyzve k ukázání na díru se závitem, do které chci šroub vložit, a program už sám vygeneruje nejvhodnější šroub. Na uživateli je už jenom zeditování jeho délky, či případně vytvoření šroubového spoje, na který tam je také speciální nabídka, abychom nemuseli po jednom přidávat podložky matky apod.

Plechy Autodesk Inventor podporuje také modelování součástí z plechů. Jde vlastně o další modul, kde já si vytvořím nějaký základní plech, zadám mu tloušťku a materiál a pak ho mohu pomocí nejrůznějších funkcí dále dotvářet. Mohu mu přidávat lem, obrubu, nejrůzněji ho ohýbat, vyřezávat apod. Hlavní výhodou tohoto modulu je to že nakonec mohu udělat z plechu rozvin a do výkresové dokumentace ho vložit jako rozvin, podle kterého pak při výrobě dokáží plech správě zpracovat.

Svařované sestavy Další nedílnou součástí tohoto programu je vytváření svařovaných sestav. Kde jako spojovací prvek je svár. Uživatel má k dispozici velkou škálu nástrojů pro práci a vytváření

-9-

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

svařovacích spojů. Tyto spoje se pak při přenesení do výkresové dokumentace zobrazí jako sváry.

Výkresová dokumentace K čemu by nám bylo, kdybychom si navrhli složitý model, měli perfektně nasimulované všechny stavy výrobku, a nebyla by žádná výkresová dokumentace, jak to udělat. V Autodesk Inventoru tuto část zvládli přímo výborně. Modul pro vytváření výkresové dokumentace je podle mého názoru opět velice intuitivní. Nabízí uživateli široké možnosti ve vytváření výkresů. Tyto výkresy jsou přímo provázány s modelem, takže veškeré dodatečné úpravy na modelu se promítnou do výkresu. Vytvoření výkresu spočívá v několika málo základních operacích. Nejdříve si otevřeme prázdný výkres, poté vložíme do výkresu nějaký základní pohled na dílec, a z něho následně vytváříme ostatní (promítnuté) pohledy. Pak už nám zbývá pouze výkres okótovat, přidat další nezbytné poznámky a máme hotovo.

Shrnutí Dle mého názoru je Autodesk Inventor výborný program pro navrhování nových součástí. Obsahuje téměř všechny nezbytné funkce pro navrhování. Kdybych tu měl vypisovat všechny moduly, které obsahuje, zřejmě by to dalo na samostatnou ročníkovou práci, a to zde ani není mým cílem. Na závěr představení tohoto programu ještě mohu dodat hardwarové nároky udávané společností Autodesk.: na modelování sestav do 1000 částí by vám podle autodesku mělo stačit 1GB RAM nebo více, 128MB Grafická karta podporující OPENGL nebo Direct3D a alespoň procesor 2+ GHz. Na samotnou instalaci na disku je doporučeno mít

- 10 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

alespoň 3,5GB volného místa. Zatím pro Autodesk Inventor 11 jsou oficiálně podporované systémy Windows 2000 nebo Windows XP Professional 32bit. Osobně měl nějaký čas nainstalovaného Inventora na Windows XP-64bit, který mají jako systém na kterém vám Autodesk Inventor 11 poběží, ale není pro něj nativní podpora využití 64bitové sběrnice. Podle vlastních zkušeností však mohu dodat, že mi Inventor běží rychleji na Windows XP Professional-32bit, a to i když jsem měl v době testování operační paměť 2GB RAM.

- 11 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

2.2.Solidworks Office Premium 2007 Úvod SolidWorks je parametrický objemový modelář postavený na jádře Parasolid. SolidWorks byl od počátku vyvíjen nativně pro operační systém Windows, takže dokáže v dnešní době využít naplno všech jeho možností, které nabízí. Solidworks je programem společnosti SolidWorks Corporation, která byla založena roku 1993. Dva roky po jejím založení byla vypuštěna první verze SolidWorks 95, za kterou stáli lidé jako Michael Payne – zakladatel PTC (ProEngineer), Jon Hirschtick – Computervision(CADDS 5), Vic Leventhal – Cad Solutions. Tito lidé se snažili o využití svých bohatých zkušeností z oblasti "velkých modelářů" a jejich skloubení s výhodami, které nabízí operační systém Windows a to vše při zachování přijatelných cenových podmínek odpovídajícím cenové hladině CAD systémů střední třídy. Výsledkem se stal snadno ovladatelný 3D systém, který je dnes standardem v 3D modelování a přitom nevyžaduje dlouhou dobu zaškolení, protože ovládáte-li Windows, umíte 1/2 SolidWorks. Solidworks přistupuje k uživateli jako ke tvůrci určitého výrobku a usnadňuje mu realizaci jeho myšlenek. Tvorba modelu probíhá ve 3D prostoru, protože konstruktér nebo designér by měl přemýšlet o funkci výrobku, jeho vlastnostech a vzhledu, nikoliv o tom, jak výrobek vypadá v jednotlivých pohledech nebo řezech. Tento problém za uživatele řeší systém. SolidWorks je dodáván hned v několika verzích, takže si i menší konstrukční kanceláře nepotřebující složité analýzy výrobků přijdou na své.

- 12 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Verze Jak jsem již zmiňoval výše, Solidworks je možno koupit ve třech verzích, které se liší ve vybavení modulů a především cenou. Jak je vidět na přiloženém obrázku Základní verze Solidworks obsahuje pouze Samotný program s modulem pro analýzu integrity konstrukcí a modulem pro simulaci plnění plastových výlisků. Jak je vidět v tabulce, verze Office Professional obsahuje nástroje pro vizualizace a komunikaci a obecně ke zvýšení produktivity práce. A poslední nejvyšší verze konstrukčního programu Solid Works – Office Premium obsahuje ještě dodatečně nástroje pro další, podrobnější analýzy výrobků atd. V další části práce se budeme podrobněji věnovat jednotlivým modulům programu Solidworks.

SolidWorks 3D CAD V program

u

SolidWorks

modelujeme ve

dvou

úrovních. První

úrovní je díl. Díl si

vytvoříme,

můžeme

editovat,

případně na něm

provádět

nejrůznější analýzy.

Můžeme

u

něho

materiál, barvu

základních

také

ho

měnit

a přidávat textury.

Další úrovní je sestava, kterou tvoří více dílů pospojovaných do sebe. Jednotlivé díly jsou v sestavě pospojovány vazbami, které si může uživatel jednoduše nadefinovat. Samozřejmě na úrovni sestav je možné vkládat i podsestavy. Poslední úrovní je tvorba výkresové dokumentace. Ta má dnes i přes velkou 3D revoluci svoji nezastupitelnou funkci v procesu výroby. SolidWorks nabízí velmi pěkné a přehledné Uživatelské rozhraní, které si každý může nakonfigurovat podle svého přidáním některého z mnoha nabízených plovoucích menu, která jsou i nadále konfigurovatelná!

- 13 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

DWGeditor DWGeditor je velmi zajímavý program, který umožňuje uživatelům používajícím Solidworks vytvářet a editovat nativní soubory výkresů DWG, které jsou soubory AutoCADu. Uživatelské rozhraní programu je velmi podobné programu AutoCAD. Program pracuje s hladinami a tloušťkami čar. Co jsem jej tak zběžně, tak nabízí téměř všechny základní funkce programu AutoCAD.

- 14 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

COSMOSXpress COSMOSXpress je program pro analýzu pevnosti navržených výrobků. Práce s tímto modulem je velice jednoduchá, je však potřeba alespoň trošku rozumět tomu, co dělám. Uživatel má k dispozici celou škálu různých materiálů, se kterými může pracovat. CosmosXpress umožňuje simulovat zatížení nebo tlak na součást a je schopen vypočítat a pak názorně zobrazit pomocí animace rozložení napětí na modelu či posun modelu včetně stupnice apod. Z takto vypočtené simulace můžeme automaticky vytvořit video ve formátu *.avi, zprávu v HTML verzi, nebo můžeme celou simulaci uložit do souboru eDrawings.

Rozložení posunu při zatížení

Rozložení napětí při zatížení

MoldflowXpress MoldflowXpress je modul pro simulaci plnění plastových forem. Používá se jako první krok k prvnímu otestování vyrobitelnosti výlisku přímo v prostředí programu SolidWorks. Uživatel má k dispozici databázi více než 20 druhů základních používaných plastových materiálů. MoldflowXpress dokáže po vypočtení analýzy vytvořit animaci plnění formy plastem. Výsledná data je možné opět exportovat do programu eDrawings. Použití MoldflowXpress je velmi jednoduché, uživatel vytvoří formu, zapne si program MoldflowXpress, ve kterém stačí zadat místo v toku (MoldflowXpress umí pracovat pouze s jedním místem vtoku, tohoto omezení se lze však zbavit zakoupením Moldflow Plastics Advisers, což je jakýsi rozšiřující modul pro MoldflowXpress), poté materiál z knihovny.

- 15 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Nakonec podmínky jako teplota vstřikovaného plastu či teplotu formování a stisknout tlačítko spustit. Program vygeneruje podobný model jako je na obrázku a upozorní na problémy, jaké by se mohly vyskytnout při vstřikování „naostro“. Také navrhne řešení. Na přiloženém obrázky je vidět, že forma není zcela vyplněna. Program mi v tomto případě navrhl rozšířit tloušťku stěny či změnit místo vstřikování.

- 16 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

eDrawings Professional Již dříve zmiňovaný eDrawings Professional slouží ke komunikaci konstruktéra/designéra se zákazníkem, který, aby si mohl prohlédnout výrobek ještě v digitální formě a nemusel vůbec mít program SolidWorks. Program eDrawings je navržen tak, aby maximálně zkomprimoval model vytvořený v programu Solidworks, aby bylo možné jej zaslat např. elektronickou poštou. eDrawings vytvoří jeden malý soubor s příponou *.exe, který si zákazník otevře a může si prohlížet 3D model, rozložit jej na jednotlivé díly a s těmi pak manipulovat atd. Umí samozřejmě přidávat k modelu poznámky, což výrazně urychluje komunikaci. Samozřejmě je také možné do eDrawings uložit 2D výkres.

SolidWorks Animátor Solidworks Animátor umožňuje uživateli vytvářet animace svých návrhů a poté je ukládat do souborů *.avi. Solidworks Animátor je plně integrován do prostředí Solidworks, takže jej lze kdykoli během práce vyvolat jako lištu a zase naopak zavřít. Animování můžeme provádět dvěma způsoby a to pomocí Průvodce animací, který umožní vytváření jednoduchých animací, jako rotace objektu kolem své osy či rozpad objektu, nebo můžeme vytvářet složitější propracovanější animace, pomocí metody klíčování. Tato metoda spočívá v ručním definování pohybu a dráhy jednotlivých komponent, kde si na časové ose před každým pohybem zadáme délku pohybu pro ten daný komponent a poté jej zanimujeme. Tato metoda je sice složitější, ale jdou pomocí ní vytvářet opravdu působivé animace. Co se týče dalších možností při animování, tak nesmíme opomenout možnost postupného slábnutí komponenty až úplného zmizení, nebo změna v zobrazení, kde může postupně přejít do drátového zobrazení objektu. Také mě velmi

- 17 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

zaujala možnost postupné změny barvy objektu, která by se dala využít při animaci zahřívání nějaké součástky, kdy by se barva postupně měnila z defaultní barvy kovu do červena.

PhotoWorks PhotoWorks je špičkový nástroj pro vytváření fotorealistických vizualizací 3D cad modelů, které výrazně zvyšují účinek nabídek a prezentací. PhotoWorks je opět plně integrován do prostředí SolidWorks, takže se do něj lze přepnout prakticky jedním kliknutím tlačítka na myši. Velice mile mě překvapila široká možnost v nastavování různých parametrů, co se vizualizace týče. Opět je k dispozici rozsáhlá databáze materiálů, které může konstruktér použít při vizualizaci. Je také nesmírnou výhodou, že si uživatel může každý materiál sám ještě dotvářet, a to přidávání odrazivosti, nastavování indexu lomu a další. V počátku máme také k dispozici velké množství přednastavených scén, do kterých můžeme svoje návrhy umísťovat.

SolidWorks Toolbox Solidworks Toolbox je jakousi knihovou normalizovaných součástí, které se běžně používají v průmyslu po celém světě. Modul toolbox je navržen, tak aby byl co nejjednodušší

- 18 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

na použití. Stačí si otevřít knihovnu, vybrat příslušnou součástku, zadat parametry a přetáhnout myší do modelu, kde se pomocí chytrých vazeb sama umístí, nebo ji samozřejmě můžeme umístit ručně. Je také možno použít tzv. inteligentních šroubů, kdy si přednastavíme, že určité typy šroubů se budou automaticky bez zadávání dalších parametrů vkládat do určitého typu děr. Trošku mě překvapilo, že přímo v programu SolidWorks nejsou knihovny s českou normou ČSN, avšak po konzultaci s prodávajícím dealerem jsem se dozvěděl, že oni každému kdo si koupí produkt SolidWorks dávají jakousi strojírenskou nadstavbu TDS-TECHNIK (www.tdstechnik.cz), která obsahuje velmi rozsáhlou databázi normalizovaných dílů norem ČSN EN ISO, a umí i mnoho dalších věcí, jakou jsou strojírenské pevnostní výpočty apod.

PDMWorks PDMWorks je modul řešící správu dat v projektech. Umožňuje plnou kontrolu nad historií vytvořených dílů, zachovává historii, takže si pak každý může dohledat kdo, kdy a jakou změnu provedl na tom kterém dílu. PDMWorks disponuje také vyhledávacími funkcemi pro rychlé vyhledávání, takže přístup a vyhledávání požadovaných komponent, takže si zle zkontrolovat, jestli podobná součástka již není vytvořena třeba pro jiný projekt a pak ji použít v projektu stávajícím.

COSMOSWorks COSMOSWorks můžeme přirovnat ke

kompletní sbírce nástrojů pro simulaci

nejrůznějších stavů výrobku. COSMOSWorks toho umí opravdu hodně – od běžné analýzy deformace výrobku až po analýzu působení teploty na výrobek. Celý modul COSMOSWorks můžeme rozdělit na 3 části, které se liší v komplexnosti a možnostech simulací – Designer, Professional a Advanced Professional. Poslední jmenovaný již dokáže vytvořit velmi složité analýzy nelineárního zatížení, nebo simulace výrobků, které jsou vytvořeny z kompozitních materiálů. Výsledky analýzy se zobrazí pomocí názorných barevných přechodů se stupnicí, takže i opravdový laik pozná, kde je výrobek asi nejvíce namáhán. Práce s tímto modulem opět vyžaduje alespoň základní znalosti uživatele v oboru mechaniky. Co jsem si tak nějak zkoušel tento modul práce je v něm vesměs velice intuitivní a člověk si velice rychle osvojí postupy, které jsou vesměs stejné – určení o jakou analýzu jde →vybrání materiálu→ určení pevných bodů → zadání místa působení síly či jiného namáhajícího elementu. Pak již stačí pouze nechat počítač spočítat výsledky. Celý systém analýzy funguje na principu sítě, na kterou si celý - 19 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

výrobek program rozebere. Uživatel si může určit, jak moc složitou tu síť chce. Avšak musíme brát v potaz, že čím složitější síť tím déle nám budou trvat všechny kalkulace.

COSMOSFloWorks Modul, který mě velice zaujal, avšak bohužel jsem neměl možnost ho více poznat je COSMOSFloWorks. Ten slouží k simulaci proudění kapalin a plynů. Je to velice užitečný nástroj, pomocí kterého lze nasimulovat například proudění vzduchu kolem křídla letadla či turbulence v proudění například v počítačové skříni. Také můžeme sledovat změny teploty závisle na okolních pomínkách (ventilátor, či naopak těleso vyzařující nějaké teplo). Celý modul obsahuje opravdu mnoho různých velice zajímavých nástrojů, které usnadňují konstruktérům celý proces navrhování. Ovládání je velice jednoduché, uživatel je veden pomocí průvodce, kde je na všechny potřebné vstupní informace dotazován. Velkou výhodou je opět plná integrace do prostředí SOLIDWorks.

COSMOSMotion Velice populárním nástrojem mnoha konstruktérů je modul zvaný COSMOSMotion. Ten umožňuje sledovat nejrůznější chování celých sestav v pohybu. Pomáhá konstruktérům pochopit chování jejich sestav v pohybu a určování jejich vlastnostní. Tento modul je standardně obsažen v COSMOSWorks Professional, a COSMOSWorks Advanced Professional.

Závěr Podle mého názoru je program SolidWorks velmi výkonným pomocníkem každého konstruktéra či designéra. Velmi se mně na tomto programu intuitivní práce. Než jsem se pustil do psaní této části práce, potřeboval jsem se s programem seznámit. Pomohli mi v tom zabudované online lekce, které s vámi krok po kroku projdou nejdůležitější funkce programu. Osobně pochopení a naučení se s programem mně trvalo přibližně 2 dny což si myslím, že je opravdu krátká doba pro takto rozsáhlý program. Pro zvýšení svých zkušeností s programem jsem se pustil do modelování pásového bagra. Na tomto projektu bych chtěl názorně během této práce ukazovat různé možnosti programu SolidWorks a postupy. Co se týče hardwarové náročnosti programu, musím říci, že je na tom o poznání lépe než výše zmiňovaný Autodesk Inventor. Pro plynulý chod, jak uvádí společnost SolidWorks

- 20 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Corporation, je nutné mít alespoň 512MB RAM a procesor s 32bit architekturou. Doporučená velikost paměti je však 2GB RAM či pro velké sestavy 6GB RAM, ale k tomu je však zapotřebí procesor s 64bit architekturou, kvůli omezeným možnostem práce s pamětí, jakými disponují 32bit procesory a to je hodnota přibližně 4096 MB. Z grafických karet je doporučeno vlastnit profesionální workstationovou OpenGL kartu. Mě však naprosto plynule běží i na mé GeForce 6800GS, což je spíše herní grafická karta. Měl bych se také tedy ještě zmínit jak je to s podporou 64bit systémů Windows. Solidworks verze 2007 už je dodáván jako plně nativní pro Windows XP 64bit, a měl by po instalaci Service packu být schopen i plné funkčnosti na Windows Vista (v době psaní práce v prodeji cca 3 měsíce).

- 21 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

3.Modelování v programu SolidWorks V kapitole Modelování v programu SolidWorks bych vás chtěl seznámit tímto programem a chtěl bych také ukázat, za pomocí názorných obrázků a animací, základní principy práce s programem a modelování. Veškeré tyto postupy včetně animací obrázků a souborů budou k dispozici na webu cad.spsnome.cz

3.1.Project: The Bagr V průběhu psaní této práce jsem se rozhodl kvůli bližšímu seznámení s programem se pustit do projektu, který jsem prozaicky nazval Project: The Bagr. Mým cílem bylo vytvořit model pásového bagra se všemi jeho důležitými detaily abych pak mohl zanimovat pohyby a případně vytvořit nějakou základní analýzu návrhu (napětí při zatížení apod.). V této části práce bych tedy chtěl napsat jakýsi making of celého projektu bagra a přiblížit postupy které jsem používal.

Příprava Samotná příprava na takovýto projekt zabere spoustu času. V první řadě jsem vyjel celého bagra patřičně nafotit a změřit ty nejdůležitější rozměry, abych měl hodně materiálů a mohl si v klidu promyslet postupy, jak celý bagr budu modelovat. Dalším klíčovým krokem bylo naučení se alespoň základům modelování v programu. Díky svým již předešlým zkušenostem s podobným modelovacím programem – Autodesk Investorem se u mě jednalo především o zapamatování, kde se jaký nástroj nachází. Musím říci, že díky perfektně zpracovaným online kurzům, které program obsahuje, jsem byl velmi brzy schopný pustit se do samotného modelování bagra.

Referenční foto – ukázka Zde bych chtěl ukázat některé fotky, které jsem velmi využíval jako referenční k modelování. Další fotky vždy přiložím k popisovanému úkonu, pokud bude potřeba.

- 22 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

- 23 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Závěr

- 24 -

3D MODELOVÁNÍ V PRAXI Jakub Chmelař

Použitá literatura

- 25 -