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前沿观察:先进的CAD软件如何加速设计进程?

2021/6/1    来源:e-works    作者:e-works  吴星星      
关键字:CAD软件  CAD  Creo 8.0  
如何在不牺牲创新或质量的前提下缩短设计时间?除了需要设计工程师有过硬的技术知识外,一款领先且趁手的CAD工具显然必不可少。
       工业软件是工业知识创新长期积累、积淀并在应用中迭代进化的产物。这其中,以CAD为代表的基础工业软件尤为重要。而随着云计算、人工智能、工业互联网等新一代信息技术的快速发展,设计过程变得日益互联化和智能化,这为CAD的变革提供了新的契机。如何在不牺牲创新或质量的前提下缩短设计时间?除了需要设计工程师有过硬的技术知识外,一款领先且趁手的CAD工具显然必不可少。

       好消息是,为进一步帮助企业产品设计研发团队加速产品设计进程,设计更出色的创新产品,三维设计软件的知名供应商PTC于近期隆重发布了PTC Creo 8.0。作为一款3D建模应用软件领域的经典之作,与其他CAD软件相比,PTC Creo 8.0有哪些新功能?融入了哪些新技术?提高了哪些可用性和效率?本文将围绕Creo 8.0三个功能的改进——“基于模型的定义(MBD)、仿真和创成式设计、增材制造和减材制造”,以此来探讨您的CAD软件是否能胜任当下,加速设计进程?

【基于模型的定义(MBD)有助于简化产品开发工作流程】

       基于模型的定义(MBD)是产品数字化定义的先进方法,是一个用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息的方法体,它通过图形和文字表达的方式,直观地表达了一个产品的外观和功能需求,详细规定了三维实体模型中产品尺寸、公差、制造技术要求等产品非几何制造工艺信息的三维表达方法。

       在制造企业的研发团队,无数的设计人员有着一个共同的梦想:保证以较短时间、较快效率、较低成本研制出新型产品,并保证产品具有符合设计要求的制造质量,而MBD技术将为推动这一目标的实现提供重要保障。作为MBD技术的先行者,PTC一致致力于该方法的普及,近期推出的Creo 8.0新增了功能完善的MBD和细节设计工具,可以帮助设计人员创建丰富而详实的CAD模型,为制造、检查和供应链提供强大依据。

在Creo 8.0中利用基于模型的定义(MBD)创建的CAD模型

在Creo 8.0中利用基于模型的定义(MBD)创建的CAD模型

       尤其,Creo 8.0实现了对MBD工作流程的改进,缩短了产品上市时间、减少错误和降低成本,同时不影响质量。通过Creo 8.0建立的CAD模型,其3D注释是语义化的,其他软件也可以理解这些3D注释及几何参考。同时,在Creo 8.0中,用户也可利用组件验证几何尺寸和公差,简化设计验证过程。此外,细节设计功能也得到了加强,新增了草绘工具,可轻松传达设计意图。

       笔者认为,过去几十年,随着产品设计日益复杂,越来越需要一种工程化的方法来提高产品设计和开发的效率,有效解决团队协同协作问题,而MBD技术的出现,无疑提供了一种有效的解决方法。PTC很早就将MBD技术融入到了Creo中,不仅减轻了产品开发过程对于物理样机的高度依赖,改变了传统以工程图为主要设计与制造依据,将三维实体模型真正贯穿于整个产品的生命周期;同时,由Creo生成的内容可以在制造、供应链、库存以及整个企业的下游使用,真正做到了产品开发工作流程的简化。

【仿真和创成式设计结合有助于激发产品设计的灵感】

       仿真是一种快速发展的计算技术,是支持工程师进行产品创新设计的重要支撑技术。目前,全球制造业的高速发展也加快了企业对于仿真技术的探索和依赖,越来越多的企业不断加大在仿真分析方面的投入,因为他们渐渐意识到:仿真功能已从可选项转变为了必选项,因为仿真在实现重大工程和工业产品设计、分析与优化方面作用显著,能保证产品质量的同时大幅缩短产品研发周期,节省产品研发成本。

       创成式设计是根据一些初始参数通过迭代并调整得到一个优化模型,是由人工智能驱动的流程。创成式设计和仿真相结合,有助于激发设计师获得新的设计灵感,创造出拥有不同寻常的复杂的结构设计产品。在Creo 8.0中,针对仿真和创成式设计的功能革新主要由三个方面:一是增强了用于创成式设计的自动包络和半径约束,功能更为强大易用;二是Creo Simulation Live的增强功能提供稳态流体分析,可在设计过程中进行实时仿真,推动设计创新;三是新版Creo Ansys Simulation工具,改进了网格和挠度控制,可进行高保真设计验证。

基于Creo 8.0的创建的仿真案例

基于Creo 8.0的创建的仿真案例

       笔者观察,仿真对于缩短产品设计周期的意义重大,创成式设计设计的产品结构往往很复杂,二者的结合,使得产品设计师可以在三维CAD建模环境中直接运行仿真,帮助设计人员更快更高效地做出明智决策。当然,仿真和创成式设计结合的力量远不止于产品设计过程,还可以围绕各种功能目标进行制造优化,包括以材料、强度、传热、流体动力学和重量为目标的增材制造优化。未来,通过仿真和创成式设计的无缝结合,必将为用户带来革命性的设计与制造优化方案,有助于提高研发效率、加速创新、更快将产品推向市场。

【增材制造和减材制造让产品设计更完美】

       在智能制造时代,一方面,以增材制造技术为代表的创新型制造工艺,凭借在小规模定制、供应链管理、自由设计、灵活化制造和快速原型等制造方面的优势,打破了传统制造工艺的束缚,对原有的供应链机制和供应方式产生了深远的影响;同时,也打开了设计的枷锁,让设计师更专注于产品的功能需求,为产品创新设计来了更大的设计空间和自由度。

       另一方面,传统的减材制造工艺仍然是创客、手工匠人和工业设计师们创造过程中不可或缺的一部分,在智能制造时代依然难以被取代。在实际工业需求中,单独使用增材制造或者减材制造技术,对市场需要而言是远远不够的,如何才能提供符合客户需求的制造方式,强化客户的依赖性?借助成熟的三维设计技术——Creo,不仅支持各种传统减材制造,也提供从零件三维设计、轻量化、性能仿真到打印准备的各种技术障碍的一站式增材制造设计方案。

       值得注意的是,新版的Creo 8.0改进和简化了增材制造和减材制造的设计,包括仿真驱动的晶格设计和对减材制造中机械加工的改进,产品设计工程师可以更轻松地进行优化设计。首先,借助Creo 8.0的增材制造功能,设计师可以使用高级晶格结构来充分减轻重量,并可以根据仿真结果应用多种晶格结构,例如来自CSL和Creo Simulate的仿真结果现在可用于优化晶格的变形。此功能可通过相同的晶格功能UI和工作流程来访问。

基于Creo 8.0的减材制造设计案例

基于Creo 8.0的减材制造设计案例

       其次,Creo 8.0中,增材制造功能增强了构建方向和托盘设置,这可以加快生产速度,提高构建质量,让产品的可打印性更高。此外,对于减材制造,Creo 8.0简化了高速5轴铣削刀具路径,提高了5轴高速加工能力,具有易用的同时5轴和3+2轴无碰撞刀具路径,成功缩短了设置和加工时间。

       笔者认为,智能制造时代,仅仅依靠单一的制造技术已经无法让企业在市场上脱颖而出,增材制造与减材制造技术的集成运用,可以有效帮助企业在当前充满挑战的商业环境中,获得全新的生存和发展空间。同时,如果想要充分挖掘增材以及减材制造的潜力,使用创新性的CAD解决方案至关重要。作为一款先进的CAD解决方案,Creo 8.0在增材制造和减材制造增加了全新工具,让研发与制造团队工作起来更加得心应手。

       此外,在可用性和效率方面,Creo 8.0将核心建模的工作流进行简化,操控板得到改进,模型树界面和快照便于轻松查看设计草稿。同时,Creo 8.0还有诸多亮点功能呈现:包括对孔特征、钣金件和Render Studio功能的改进。例如,孔功能的改进提供了增强的攻丝孔、螺纹孔,支持在一个草图中放置多个孔;钣金件现在支持创建具有共同定义的多个平整壁;Render Studio可以利用GPU进行渲染。这些功能的改进,有利于设计师充分挥洒创意,更快完成设计。

       更多有关PTC Creo 8.0的基于模型的定义(MBD)、仿真和创成式设计、增材制造和减材制造以及可用性和效率方面的功能革新,还需您亲自下载体验!
 
责任编辑:程玥
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