e-works数字化企业网  »  文章频道  »  产品创新数字化(PLM)  »  CAE

工艺束缚消失,设计将会怎样?

2015/8/28            
关键字:工艺  仿真  产品设计  
工程仿真结合苏氏精密铸造体系,可以形成工业再设计体系,精益研发结合苏氏精密铸造将可以形成创新性正向研制体系。

    长期以来,工业产品的设计是基于已有工艺来定型的。如果一件产品被设计出来,却由于工艺的局限而无法被制造或者量产,那么设计创新就沦为空谈。制造约束了产品创新听起来像个笑谈,但在中国许多传统制造行业却很普遍。

    如果无论产品结构怎样复杂皆可制造,那产品设计将冲破工艺的束缚,释放出巨大潜能:设计人员可以只专注于需求,可以设计任何结构的产品,而不需要考虑制造工艺的局限。传统的产品设计模式将被颠覆,曾经沦为设计后期验证的仿真技术将扬眉吐气,在设计前期挥斥方遒定乾坤,“仿真驱动设计”的理想将照进现实。仿真技术可以勇敢地对各类工业产品整机或其关键零部件进行大幅度地改良设计,将极大地提高企业产品创新能力,推动整个中国工业的创新进程。

精密铸造,打破工艺束缚

    苏氏精密铸造技术历经二十余年的发展,在传统失蜡熔模精密铸造工艺基础上对所有工艺流程经过100多项微创新,最大限度地杜绝了传统铸造工艺容易产生的所有质量问题,尺寸精度和内部质量方面均全面超越国内外标准,实现了“无论产品结构怎样复杂皆可制造”这一目标。

    苏氏精密铸造技术体系(SIIC)取得了三项创新性技术:(1)尺寸精准,全程不变形的蜡件制备技术;(2)强度、刚性、透气性、退让性相统一的模壳制备技术;(3)长程有序的金属浇铸与凝固控制技术。这些新技术从根本上杜绝了传统工艺的所有缺陷,在尺寸精度和内部质量方面均超越国内外标准。传统车、铣、刨、磨、锻等冷加工手段和常规成型手段无法加工、难以加工以及依照价值工程不值得加工的复杂、紧凑的精密零部件,即使对于传统工艺很难完成的大型薄壁构件,采用SIIC技术制造也没有障碍,而且结构具有高精度的近净形、近净重和近全吻合受力状态的特点,基本实现免后续加工。

    3D打印技术作为一种快速成型技术近年来得到了社会的广泛关注。从成品的复杂度上,3D打印工艺不输于苏氏精密铸造工艺,但现行的3D打印工艺无法适用于承力部件的加工,难以应用于高端设备和产品的制造领域。因此,苏氏精密铸造工艺是目前唯一一个真正意义上的“为设计打破工艺束缚”的制造技术。

工程仿真,驱动产品设计

    仿真人员一直有一个梦想:仿真驱动设计。但理想很丰满,现实很骨感。每当仿真人员提出对产品的优化方案的时候,获得的回应常常是“NoNoNo,我们加工不了”。所以仿真人员总有一种怀才不遇之惑。今天,苏氏精密制造技术让世界变天了!

    由于“无论产品结构怎样复杂皆可制造”,所以设计人员可以设计任何结构的产品,而不需要考虑制造工艺的局限。工程仿真技术,可以精确透视产品特性、加工特性、试验本质以及制造过程,有效延伸了人的眼睛甚至大脑,提高判断力,可以有效降低设计和制造的成本和时间周期。优化技术,可以获得最合理的结构、最好的加工方式、高成功率的试验以及最合理的制造装配模式。

    因此,从产品设计源头开始,基于先进的精密铸造工艺与工程仿真技术,可以打通产品设计与生产的藩篱,建立设计与制造一体化的工业产品设计体系,从根本上改变产品的设计模式,产品设计将由仿真来驱动。由于无需担心不能制造,可以通过仿真对工业产品进行大胆优化,形成产生与传统结构差异巨大的产品,对当前产品的各项指标产生跨量级的正面影响。直接可见的好处是:性能明显提升、全结构具有均衡的可靠性、材料可以替换至最低标准、重量和体积下降、载重量提升、保障功能性能的前提下动力要求降到最低(或者相同的动力水平下,功能性能达到最好)、成本下降、能耗环保指标提升。同时,通过优化手段对工业产品进行重新设计后,有可能颠覆大量工业行业,实现对传统工业品的设计、工艺及相关标准体系进行改造。

图1 仿真驱动产品设计

图1 仿真驱动产品设计

    在仿真驱动产品设计模式下,对工业产品进行重新设计,产生的产品大都是非标准化甚至反传统的产品,没有设计标准及知识经验可参考,唯一能依赖的设计手段就是工程仿真和实物试验。因此,仿真能力将是确定产品功能、性能、安全与可靠性的最重要能力。在这种设计体系面前,传统的标准、规范、知识和经验都将失效甚至成为创新的制约,所有公司和人员的设计能力站到了同一起跑线。像安世亚太这样掌握了工程仿真技术并进行了大量工业实践应用的公司则具有更强的竞争力。因此,安世亚太将工程仿真技术、工业再设计方法与苏氏精密铸造工艺结合,建立设计与制造一体化的工业产品再设计体系。

工业品再设计,夯实创新基础

    所谓再设计,指的是让设计回归需求本源,重新审视原有设计,以最自然的方式来探索设计的本质,效法自然。再设计包括对已知产品改良和从无到有的创造。首先,工业品再设计,是一个创新驱动的过程,通过将新工艺、新技术应用到产品的优化和改良中,使产品具有新功能、新形态、新品质,同时,通过再设计,让企业敢于对产品进行跨量级优化,甚至产生颠覆式创新。另一方面,通过不断的工业品再设计活动,可以培养企业的创新能力,是实现产品创新的一项有效手段。可以想象,如果工业品再设计方法在中国工业体系推广,将明显加快中国工业的创新进程。

责任编辑:吴星星
本文为作者授权转载文章,任何人未经原作者同意,不得复制、转载、摘编等任何方式进行使用,e-works不承担由此而产生的任何法律责任! 如有异议请及时告之,以便进行及时处理。联系方式:editor@e-works.net.cn tel:027-87592219/20/21。
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐