SOFTWARE PRO STROJAŘE 2012

SOFT WARE PRO STROJAŘE

BONUS: DVD S PLNÝMI VERZEMI SPACECLAIM A EDGECAM (V ČÁSTI NÁKLADU)

SOFTWARE PRO STROJAŘE 2012 Vážení čtenáři, ačkoliv počítače jsou dávno samozřejmou součástí našeho života a zdálo by se, že jejich výkon se jen tak v poklidu zvyšuje v souvislosti s rostoucími nároky softwaru, nových verzí operačních systémů či rostoucím rozlišením fotografií a že nějaké revoluční novinky v této oblasti se nedají očekávat, bude spíše pravda opak. Snad je to tím, že

na nové věci, které ulehčují práci, si člověk zvyká rád a rychle. Podobně je tomu i v oblasti softwaru. Co bylo před několika lety nedostižným snem, stává se realitou. Nezbývá než všechny novinky stále sledovat. Pomoci zde může sedmé vydání tradiční přílohy Software pro strojaře, které přináší řadu zajímavých informací, především

z oblasti CAD/CAM/CAE softwaru. Všechny články doplněné o relevantní odkazy tradičně najdete jak na www.mmspektrum.com, tak na www.digitovarna.cz, kde naleznete výběr informací věnovaných právě strojírenskému softwaru. Úvodem pár novinek a zajímavostí letošního podzimu. Prosím, otočte...

WWW.DIGITOVARNA.CZ/121151

Pro tvorbu obálky byly použity vizualizace poskytnuté společnostmi Humusoft, Dassault Systèmes, SolidWorks Corp., Centersoft, MECAS ESI a Nexnet.

3D zkušenost Výše uvedený titulek parafrázuje název setkání 3Dexperience Forum, které 23. října v Clarion Congress Hotelu v pražských Vysočanech uspořádala společnost Dassault Systèmes. Jeho název odkazuje k nové technologické platformě 3Dexperience postavené na spojení sociální inovace, realistické 3D zkušenosti a inteligentních technologií založených na vyhledávání. To vše má jít za rámec PLM a výsledkem má být nová forma podniku a udržitelné inovace vedoucí k souladu produktů, přírody a života. Hezky řečeno, ale co si pod tím má nezasvěcený člověk představit? Patrně vše nejlépe osvětlí příklad – jeden nadmíru zajímavý totiž poskytla společnost Technodat. Je jím projekt létajícího kola F-Bike, širší veřejnosti představený na letošním MSV v Brně. Na jedinečném projektu, jaký ve světě nemá obdoby, spolupracovaly firmy Technodat, Evektor a Duratec. Pro vývojové práce byly využity nejmodernější počítačové technologie využívající nástrojů platformy 3Dexperience od Dassault Systèmes, které umožnily efektivní společnou práci vývojového týmu, jehož členové pracovali v různých firmách a různých lokalitách. Přitom práce na projektu byly zahájeny letos v únoru, v květnu byl dokončen virtuální prototyp. Fyzický prototyp byl představen v září na MSV, nyní probíhají přípravy letových zkoušek. S živým pilotem za řídítky by se podle současných plánů měl F-Bike vznést na jaře příštího roku. Jiný druh 3D zkušenosti představila na téže akci společnost AV Media, která se mimo jiné zabývá instalacemi 3D projekcí. Tato technologie se stává dostupnou i pro školy a běžné firmy, a lze tedy očekávat rostoucí uplatnění virtuální reality v oblasti vývoje nových výrobků. Lahůdkou v prezentaci firmy AV Media pak byla virtuální procházka, respektive průlet Prahou 19. století, a to prostřednictvím 3D projekce digitalizovaného Langweilova modelu Prahy. Na zmíněný 3D film se můžete jít podívat do Muzea hl. m. Prahy, stojí za to.

3D zkušenost do třetice. Možnosti 3D tisku jsou nejen mezi technickou veřejností již dobře známy. Převládá však názor, že jde o drahé a nedostupné technologie. Že tomu tak nemusí být, ukázal na svém stánku na 3Dexperience Fóru Josef Průša, který je jedním z hlavních vývojářů Open Source 3D tiskáren v rámci projektu RepRap. Prostřednictvím internetu si jednoduše necháte od někoho, kdo si tiskárnu postavil před vámi, vytisknout potřebné díly, dokoupíte elektroniku, něco v železářství – a pak už je to na vás.

ků blíží nule. Vyplývá to ze studie společnosti Intel, která zjišťovala, jaký primární způsob ovládání počítače lidé preferují. Zcela suverénně zvítězil dotykový displej, který upřednostňuje téměř 80 % lidí. Letošní podzimní novinkou na trhu počítačů jsou takzvané konvertibilní ultrabooky, tj. přenosné počítače, které se snaží kombinovat přednosti tenkých a lehkých ultrabooků a kompaktních, dotykem ovládaných tabletů. Ultrabooky jsou vybaveny dotykovou obrazovkou a lze je používat buď jako klasický notebook s klávesnicí, anebo se složí tak, že klávesnice se schová a pak se s nimi pracuje jako s tabletem. Konstrukčně na to šli různí výrobci různě. Rovnou se dvěma řešeními přišlo Lenovo. V řadě IdeaPad, zaměřené zejména na domácí uživatele, byl uveden na trh ultrabook IdeaPad Yoga, jehož víko lze otočit až o 360°. V této poloze se vypne klávesnice, na niž pak můžete počítač položit a počítač používat jako tablet. Možné jsou i mezipolohy, kdy ultrabook můžete postavit na stůl jako stojánek a po-

Létající kolo F-Bike na 3Dexperience Fóru. Foto: autor

Josef Průša se 3D RepRap Open Source tiskárnou. Foto: autor

Lidé se chtějí dotýkat Budeme k ovládání počítačů ještě potřebovat klávesnici nebo myš? Patrně ano, ale zato nad trackpadem se nejspíš začíná smrákat. Jeho obliba se totiž mezi uživateli noteboo-

užít jej například k prezentacím, prohlížení fotografií apod. Pro firemní klientelu je k dispozici ultrabook ThinkPad Twist, jehož obrazovka je připojena ke klávesnici prostřednictvím otočného čepu v ose počítače.

Mediální partner soutěže

II | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Placená inzerce

Ultrabook potom můžete zavřít stejně jako běžný nootebook, nebo otočit a zavřít obrazovkou nahoru. Tato řešení se asi nezdála vývojářům Asusu, kteří do víka svého modelu Taichi nainstalovali obrazovky rovnou dvě – jednu na horní, druhou na spodní stranu. Lišácky na to šla Toshiba a použila mechanismus, který umožňuje počítač zavřít buď obrazovkou nahoru, nebo dolů. Dell zase přišel s nápadem, kdy víko počítače tvoří rámeček, v němž lze obrazovku o 180° otočit. Jako poslední by měl být na trh uveden ultrabook, kde se obrazovka od klávesnice prostě a jednoduše odpojí.

deokomunikaci. Řešení je k dispozici v kombinaci s multimediálním telefonem Aastra BluStar 8000i, jakož i v softwarové verzi pro osobní počítače a zařízení iPad a iPhone. Stačí jednou kliknout a je spojen konferenční hovor s požadovaným partnerem, k dispozici jsou adresáře a denní záznamy. Všechny funkce jsou dostupné i mimo vlastní podnikovou síť, takže zaměstnanci mohou vést videokonference i na cestách nebo z domova.

Konvertibilní ultrabook Lenovo Yoga 13

Design jako příběh – klasika stále inspiruje. Z archivu M. Jelínka

Možná to všechno na první pohled vypadá jako zajímavé hračky, nicméně společnost Intel vypracovala další studii, která zjišťovala preference lidí, kteří měli po 60 dní možnost pracovat s různými typy mobilních zařízení s operačním systémem Windows 8. Nejvíce z nich, tedy 44 %, by si vybralo konvertibilní ultrabook s ovládáním prostřednictvím dotykového displeje, 31 % klasický ultrabook rovněž s dotykovým displejem, 22 % tablet a jen 3 % by volila ultrabook bez dotykového rozhraní. Vzhledem k tomu, že Windows 8 podporují dotykové ovládání a již se začaly objevovat i strojírenské aplikace pro různá dotyková zařízení, je docela dobře možné, že k navyklým způsobům ovládání „softwaru pro strojaře“ přidáme v dohledné době další.

práci s firmou Autodesk uspořádala 30. října v Národním technickém muzeu odborný seminář Autodesk Alias Design v praxi, na němž vystoupil Jan Čapek, který představil zejména své návrhy designu PET lahví pro Karlovarské minerální vody, a Martin Emila, který se zaměřil na technickou stránku koncepčního navrhování a provádění vizualizací. Závěr patřil Michalu Jelínkovi a jeho vystoupení nazvanému Design jako příběh, v němž prezentoval některé své práce, především pak ale volnou tvorbu svého týmu, která rozvíjí elegantní design starých tatrovek.

Snadná a dostupná videokomunikace Někdy nestačí se jen slyšet. Společnost Aastra představila řešení Aastra BluStar Ecosystem pro snadnou a uživatelsky přívětivou vi-

Možnosti videokomunikace v pojetí společnosti Aastra

Průmyslový design v praxi Co dodat závěrem? Snad jen sladkou tečku na konec. Společnost A|W Graph ve spolu-

PAVEL MAREK

SOFTWARE PRO STROJAŘE

SETKÁNÍ ZA ZVUKU ZVONU www.digitovarna.cz/121145 V sále hotelu Centro v Hustopečích se rozezněl hlas zvonku. Je středa 10. října 2012 a začíná dvoudenní setkání uživatelů systému SolidWorks, které zde uspořádala společnost 3E Praha Engineering. Nic není náhodou, a tak ani způsob zahájení setkání nebyl zvolen náhodně. Dokonce ani zvon, který zde zazněl, nebyl jen tak ledajaký, ale z poctivé zvonoviny, z níž jej ulil zvonař Petr Rudolf Manoušek. Jak to všechno souvisí se SolidWorksem, o tom již následující řádky. SolidWorks v centru pozornosti Hlavní část programu byla samozřejmě věnována novinkám v SolidWorks 2013 včetně představení SolidWorks Plastics a SolidWorks Electrical. Pro základní informace v tomto směru bych si dovolil odkázat na článek v předchozím vydání našeho časopisu (viz též www.mmspektrum.com/121060). Na programu setkání samozřejmě nechyběly ani praktické ukázky a tipy pro efektivní práci nejen s uvedeným softwarem. Zajímavým doplněním „konstruktérsky“ orientovaného programu byla přednáška na téma změnového řízení v praxi, která představila spolupráci SolidWorks Enterprise PDM s ERP systémem – v daném případě se jednalo o IFS Aplikace. Paralelně s přednáškovým programem běžela tradiční soutěž v konstruování v systému SolidWorks. Uplatnění CAD/CAM systémů ve zvonařství Na žádném setkání uživatelů zpravidla nechybí ani uživatelská přednáška, která má za úkol představit některou zajímavou aplikaci CAx softwaru. Tentokrát Josef Malý, ředitel společnosti 3E Praha Engineering, pozval hosta velmi zajímavého, a sice zvonaře Petra Rudolfa Manouška, jenž pohovořil na téma výroby a restaurování zvonů. Řeč samozřejmě přišla i na CAD/CAM systémy. Přes dostupnost moderních technologií, které dnešním zvonařům v jejich práci pomáhají, probíhá výroba zvonů stále tradičním způsobem, v principu stejně jako v době před 1000 lety. Základem dobrého zvonu je správně navržené zvonové žebro, tedy profil zvonu, který ovlivňuje jeho hlas. Nejedná se pouze o základní tón, ale o celou řadu dalších alikvótních tónů, které znějí v rozsahu 3 až 5 oktáv nad základním tónem a které stejně jako základní tón musí „ladit“, aby hlas zvonu byl příjemný, ušlechtilý. Povolená

IV | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Vyfrézovaný reliéf oskenovaný ze zvonu Zikmund

použít měkké plávkové železo, nikoliv ocel, a to ani obyčejnou „jedenáctku“. Použití oceli by mělo za následek nejen brzké poškození zvonu, ale ocel by díky vlastním rezonančním kmitům také rušila zvuk zvonu. Dnešní technologie umožňuje provádět i náročné opravy poškozených historických zvonů, jako je svařování puklých nebo rozbitých zvonů či doplnění chybějícího materiálu. Nedá se na to ovšem jít amatérsky se svářečkou... Kapitolou samou pro sebe jsou dnes módní elektrické pohony zvonů. Neodborná konstrukce zvonicího stroje dokáže zvon doslova rozbít. Spolupráce pana Manouška s firmou 3E Praha Engineering se týkala 3D skenování největšího českého zvonu Zikmund v katedrále sv. Víta, Vojtěcha a Václava v souvislosti s uvažovanou zakázkou na zhotovení zmenšených kopií tohoto zvonu. Druhou oblastí spolupráce bylo zhotovení 3D modelu Pražské mobilní zvonohry v SolidWorks.

Detail zvonohry

Petr Rudolf Manoušek u klaviatury zvonohry

odchylka ladění je pouhá 1/16 tónu a musí se do ní vejít všechny alikvóty. Pan Manoušek dále nastínil problematiku oprav a restaurování zvonů. I zdánlivě jednoduchá oprava srdce zvonu si žádá svoje. Předně je třeba jako materiál pro srdce

Pražská mobilní zvonohra Pražská mobilní zvonohra, jejímž autorem je právě Petr Rudolf Manoušek, je unikátní hudební nástroj, a to i ve světovém měřítku. Jde o druhou největší mobilní zvonohru na světě a při jejích cestách po Evropě na ni koncertují přední světoví carillonisté. Požadavky na ladění zvonů jsou tu kvůli souhře ještě přísnější – tolerovány jsou odchylky do 1/100 tónu. Práce na zvonohře byly zahájeny v roce 1999 v souvislosti s akcí Praha 2000 – evropské město kultury a probíhaly ve spolupráci Zvonařství Manoušek s nizozemskou zvonárnou Royal Eijsbouts a belgickou firmou Clock-O-Matic. Zvonohra má 57 zvonů o hmotnosti 5 až 860 kg. Jejich počet symbolizuje počet městských částí hlavního města Prahy, tónový rozsah je f1, g1–d6. Praha však později z rozpracovaného projektu vycouvala, což jejímu tvůrci způsobilo nemalé těžkosti. Ale vrame se zpět na setkání uživatelů do Hustopečí, kam pan Manoušek svou zvonohru přivezl. Jeho koncert byl také hlavním bodem večerního programu a za sebe mohu říci, že jsem si ho velice užil. PAVEL MAREK, HUSTOPEČE FOTO AUTOR

SOFTWARE PRO STROJAŘE

EFEKTIVNÍ NAVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ CHLADICÍCH VĚŽÍ www.digitovarna.cz/121147 Dassault Systèmes SolidWorks SolidWorks přináší konstruktérům ocelových konstrukcí a potrubních sítí nové možnosti, jak zrychlit, zefektivnit – a v důsledku i zlevnit – projekční práce. Týmu společnosti Chladicí věže Praha se s tímto 3D CAD řešením povedlo úspěšně realizovat zcela nový technologický projekt v oblasti energetiky, přičemž se zásadně snížila chybovost a o polovinu zkrátil celý návrhový cyklus. Společnost Chladicí věže Praha, a. s., působí na evropských i světových trzích již od roku 1951 a zaměřuje se na výstavbu a rekonstrukce chladicích věží v oblasti jaderné i klasické energetiky. Současně se prezentu-

3D vizualizace

nuto pořídit licenci SolidWorksu také pro navrhování potrubních sítí. Hlavním argumentem pro výběr 3D CAD systému SolidWorks bylo intuitivní ovládání, které výrazně zvýšilo produktivitu prá-

rativně řešit i velmi složité problémy, na jejichž řešení – nebo hledání východisek – nemá konstruktér čas a není to ani jeho hlavní práce. Vývoj nové chladicí věže V roce 2010 získala akciová společnost Chladicí věže Praha zakázku na vývoj zcela nového typu chladicí věže s přirozeným tahem, ocelovou nosnou konstrukcí a sklolaminátovým pláštěm. Kompletní konstrukce váží 70 tun, je vysoká 24 metrů, průměr věže je 20 metrů a půdorysně jde o desetiúhelník. Generální dodavatel, společnost BFS Energo kladla velký důraz nejen na kvalitu provedené dodávky, ale i na dodržení termínu – tak, aby nebyly narušeny termíny spuštění technologického komplexu. Celý návrh dokázal v 3D CAD řešení SolidWorks zpracovat jediný konstruktér. Od prvotního návrhu po přípravu kompletní výkresové dokumentace přitom uběhly pouhé dva měsíce čistého času. Největšími výhodami se zde ukázaly být možnosti snadné úpravy návrhu, rychlé tvorby velmi složité výkresové dokumentace a kvalitní vizualizace, která je důležitá při komunikaci se zá-

realizace

SolidWorks umožnil konstruktérům zásadním způsobem zkrátit vývoj zcela nového typu chladicí věže s přirozeným tahem, ocelovou nosnou konstrukcí a sklolaminátovým pláštěm o celkové váze konstrukce 70 tun.

Názorné 3D vizualizace z řešení SolidWorks Premium usnadnily komunikaci se zadavatelem projektu.

je kompletním portfoliem produktů průmyslového chlazení vlastní výroby. Jako jedna z mála evropských firem (a jediná ve střední a východní Evropě) disponuje vlastní produkcí mikrochladičů, ventilátorových věží i kompletním znalostním zázemím pro výstavbu věží s přirozeným tahem.

kazníkem, výrobním úsekem i během vlastní montáže. Chybovost při projekčních pracích se snížila o 80 %, protože 3D návrh umožňuje efektivní kontrolu navržených konstrukcí. Taktéž se významně zkrátil celý cyklus navrhování, revizí a připomínkových řízení, a to zhruba o polovinu. Výstavba a kompletace věže proběhla v březnu a dubnu 2011 a ohlas zadavatele na provedenou stavbu byl pozitivní. Tato reference je pro Chladicí věže Praha, a. s., velmi důležitá – na trh byl úspěšně uveden nový typ věže, který může najít uplatnění i v dalších projektech a průmyslových oblastech. -TV-

Cesta k využití moderního CAD řešení Tým pracovníků společnosti realizuje dodávky a výstavbu zařízení v různých typech klimatických, seizmických, geologických i provozních podmínek. Projekty z oblasti energetiky – jaderné i klasické – patří mezi detailně sledovaná díla s nejvyššími požadavky na spolehlivost a bezpečnost. I z tohoto důvodu je kladen důraz na rychlý, spolehlivý a efektivní návrh ocelových konstrukcí. V roce 2010 se konalo výběrové řízení na nákup nového CAD softwaru, z něhož vyšel jako vítěz 3D CAD SolidWorks Premium. První zakoupená licence se při navrhování ocelových konstrukcí osvědčila natolik, že bylo rozhod-

ce. Dokonce i naprostý laik se v tomto systému učí pracovat velmi snadno a rychle. Podstatnou roli hrála i skutečnost, že SolidWorks rychle zavádí novinky v ovládání a uživatelském rozhraní. Navrhování technologických celků ve 3D SolidWorks je ve společnosti Chladicí věže Praha aktuálně využíván při každodenním navrhování ocelových konstrukcí, posuvného lešení pro tažení chladicích věží i v projekci technologických celků chladicích věží. Výhodou je, že řešení dokáže načítat data z AutoCADu, který je ve společnosti dosud využíván pro přípravu stavební dokumentace. Hlavním nástrojem správy dat je SolidWorks Enterprise PDM, jenž významně usnadňuje sdílení, archivaci i nové využití dříve připravených sestav. Konstruktéři pravidelně využívají technické podpory autorizovaného dodavatele řešení SolidWorks, společnosti 3E Praha Engineering. Technická podpora je totiž schopna ope-

Dassault Systèmes SolidWorks Corporation Hroznová 11, 603 00 Brno tel.: +420 543 216 642 e-mail: [email protected] www.solidworks.cz

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | V

SOFTWARE PRO STROJAŘE

NOVINKY V CAD/CAM SYSTÉMU TOPSOLID 7 www.digitovarna.cz/121144 Centersoft TopSolid 7 je nová generace CAD/CAM softwaru francouzské společnosti Missler Software. Jedná se o 3D parametrický modelovací systém, který byl vyvinut nejen pro samotnou konstrukci, ale i pro užití za účelem přípravy výroby, případně jejího řízení. Jedná se tedy o unikátní vyvážený přístup, který podporuje uživatele od konstrukce až po realizaci beze ztráty dat při přenosu informací mezi jednotlivými sekvencemi realizace. Tento přístup však nebrání užšímu aplikačnímu vymezení danému oblastí činnosti uživatele. To je zajištěno prostřednictvím výkonných modulů pro úzce profilované obory, jako je konstrukce a výroba forem a postupových nástrojů (TopSolid Mold, Progress). Pro všeobecné strojírenství je k dispozici software pro obecnou inženýrskou konstrukci (TopSolid Design), technologii ubírání materiálu (TopSolid Design a TopSolid CAM), pro tvarování plechu (TopSolid Sheet Metal) a další. Zvláště v oblasti konstrukce a výroby forem patří TopSolid k předním systémům používaným za tímto účelem. Největší rozmach v tomto směru byl zaznamenán především v Asii, zvláště pak v Japonsku. Novinky ve verzi 7 Nová verze 7 přináší nejvíce novinek především v oblastech nativního managementu dat, obsluhy velkých sestav a v celkovém zvýšení komfortu práce uživatele. Software nyní při jednodušší obsluze, vyšší organizovanosti a bezpečnosti spravovaných dat přináší přibližně 30% zvýšení efektivity práce proti podobným, tradičně řešeným systémům. Jádro Topsolidu 7 bylo na základě zkušeností s verzí 6 a s ohledem na změny v oblasti hardwaru i s ohledem na vývoj v ope-

račním systému Windows nově přepsáno v prostředí C# a nativním PDM. Změna přináší zvýšení výkonu systému na procesorech s více jádry, nový přístup k podpoře grafických karet a využívání aktuální podpory OS komplexně.

VI | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Plně integrované PDM Nejedná se o nějak přidané PDM, ale o PDM, které je základem práce s jakýmikoli daty v TopSolidu. Cokoli uživatel začne vytvářet, jako první se o tom dozví PDM (product data managemenet), který automaticky zaznamenává a sleduje všechny průvodní vazby, data a efekty s jeho činností spojené a zaznamenává je do jednoho přehledného a kontrolovaného celku. To přináší rychlý přístup, jakož i dohledávání dat či snadné řízení verzí. PDM zahrnuje i připojené dokumenty, které nemají svůj původ v TopSolidu. K dispozici je možnost užívání bezpečného datového trezoru.

Příklad kinematické analýzy mechanismu

Bylo dosaženo nové úrovně v provázanosti se systémem Oracle Database Ready status. Možnost využívání Oracle Exastack Programu, který je tímto zpřístupněn, otevírá vývojářům přístup k plné podpoře ze strany systému Oracle při tvorbě speciálních aplikací ve spojení s Missler software, především v oblasti ERP.

Jednou ze zajímavých oblastí nasazení TopSolidu je konstrukce forem.

Intuitivní uživatelské rozhraní Uživatelské rozhraní je zaměřeno na co nejsnadnější a nejrychlejší obsluhu softwaru – na osvojení tak postačuje až o 50 % méně času. K dispozici je kompletní historie, historie kopírování, přesouvání, vkládání objektů, dále dialogové nastavení vlastností dokumentu nebo možnost tvorby konstrukčních komponent „za pochodu“ podle potřeby.

Na co se můžeme těšit v konstrukci Rozšíření dovedností Načítání dílců/sestav podle potřeby – u velkých celků nemusí být v danou chvíli přítomné vše do detailu, a přesto nedojde ke ztrátě konsistence dat. Nový management řízení velkých sestav umožňuje i rychlé generování 2D dokumentace.

Týmová práce Databáze je přístupná všem uživatelům najednou. Samozřejmostí je řízení práv a autorizace, přístup odkudkoli – vzdálený i lokální – nebo komunikace prostřednictvím PDM messengeru. Vše najdete ve stromu Stromová struktura událostí i objektů umožňuje práci způsobem „uchop a přenes“, podává přehled o časovém vývoji práce, informuje o detailech k jednotlivým datovým objektům a je intuitivně propojena s grafickým prostředím TopSolidu. Prosté kliknutí na objekt dohledá jeho záznam ve stromu.

Simulace frézování na konkrétním typu stroje

Smíšená konstrukce Zdola nahoru nebo shora dolů – uživatel může začít s konstrukcí jednotlivých dílců a pak z nich podle potřeby sestavovat celky, nebo prostě volně tvoří – co bude následně chápáno jako jednotlivý dílec nebo podsestava, záleží na něm. K prezentaci může volit zjednodušený nebo komplexní režim. Mechanismus je mechanismus Konstruktér se nesetká s žádnými omezeními při výběru metody konstrukce, definuje si vlastní kinematická propojení, realizuje vlastní animace, výpočty zátěže, momentů či definuje podmínky dynamické zátěže. Výsledky získává v přehledném grafu. Pohodlný nástroj pro strojírenské konstrukce K dispozici jsou připravené konstrukční standardy jako otvory, závity apod., práce s ohýbáním a rozviny plechu, příprava konstrukcí pro svařování, možnost práce s volnými tvary, jakož i tvary převzatými z jiného konstrukčního prostředí. Vše lze dále upravovat uvnitř TopSolidu.

Soustružení – dokončování dvojbřitým nástrojem

pozici jsou technologie dvou- až pětiosého frézování, soustružení, řezání drátem, laserem, plamenem, generování elektrod, prostřihování a vysekávání. Simulace Obrábění je simulováno na věrných modelech strojů včetně jejich kinematiky – od klasických strojů až po roboty. Simulace probíhá s kontrolou na kolize, se simulací ubírání materiálu a analýzou kvality obrábění. Simulace odebraného materiálu má zásadní vliv na základní algoritmy obrábění. Systém eviduje aktuální stav polotovaru a například v případě prohození operací nabídne automatické přepracování drah nástroje, kterých se změna polotovaru způsobená změnou technologie dotkla.

Kompletně přepracovaná, otevřená platforma Update je automaticky stahován ze serveru výrobce. Práci dále usnadňují diagnostický režim identifikace případných vad instalace, nový typ renderovacího jádra RedWay 3D, stále obnovované a modernizované rozhraní pro externí konstrukční systémy.

Automatické obrábění Na dílcích TopSolid nabízí možnost automatického rozlišení a obrobení standardních tvarů, jako jsou drážky, kapsy, otvory, závity apod. Dráhy nástroje tedy mohou vzniknout zcela automaticky aplikací vestavěných, ale i uživatelem definovaných procesů (metod). Metody jsou následně – jsou-li proto vhodné podmínky – k dispozici v prostředí PDM k opakovanému použití. Samozřejmě že lze postupovat i zcela ručně – od metody až po všechny možné podmínky realizace. Výkonná je metoda topologického obrábění, která poloautomaticky, pod kontrolou technologa, provede požadované operace na objektech.

Co získáme v CAMu Především silný nástroj pro přípravu výroby různými metodami obrábění, a už na vlastních objektech nebo na objektech získaných podporovanými formáty pro import z jiných typů konstrukčního softwaru. K dis-

Obrábění s ohledem na stanovenou toleranci Možnost obrábění s ohledem na stanovenou toleranci je unikátní vlastnost TopSolid CAMu. Umožňuje obrábět a generovat NC dráhy pro objekty se stanovenou, často

v různých místech rozdílnou tolerancí „jedním krokem“. Vzájemná asociativita drah nástroje a modelu Změní-li se model, TopSolid na to upozorní a případně zařídí úpravu odpovídajících topologií. Optimalizace drah nástrojů TopSolid nabízí řadu optimalizací drah nástrojů od synchronizace v soustružení až po automatické vyklánění nástroje z důvodu vyhnutí se kolizi v pětiosém obrábění. Databáze nástrojů Databáze nástrojů je tvořena sestavenými nástroji (tělo, destičky, držák, prodloužení). To jsou samostatná parametrická tvarová tělesa umožňující kontrolu na kolize, kontrolu správného sestavení komponent nástroje či použitelnosti nástroje se strojem apod. Jsou podporována propojení k některým výrobcům jako TDM, WinTool, Gedix, ToolExpert apod. Tak jako CAD část nabízí generování výkresové dokumentace, činí tak i CAM. Generátor je uživatelsky přístupný a umožňuje tvorbu šablon podle uvážení technologa. ❑❑❑ Nová – sedmá – verze TopSolidu je opět silným systémem, tentokrát s plně podporovanou týmovou prací, evidencí a sledováním událostí a provázaností komplexní dokumentace v integrovaném PDM. Moderní design, intuitivní a rychlá obsluha či užití moderních technologií současných počítačů v grafickém zobrazování, výpočtech i manipulaci s velkým objemem dat jej činí zajímavým pro řadu strojírenských firem. -JČ-

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | VII

SOFTWARE PRO STROJAŘE

INVENTORCAM – INTEGROVANÝ CAM PRO AUTODESK ŘEŠENÍ www.digitovarna.cz/121109 SolidCAM CZ InventorCAM se začal v našich podnicích objevovat zhruba před sedmi lety, o něco později než jeho dvojče SolidCAM. Po úspěchu s integrací do SolidWorksu se tenkrát izraelská společnost SolidCAM Ltd. rozhodla doplnit své partnery také o firmu Autodesk. InventorCAM, jak název správně napovídá, je CAM systém určený pro Autodesk Inventor. Jak dalece je toto konstatování odůvodněné, se pokusíme popsat v tomto článku. InventorCAM v první řadě pracuje jako integrovaný modul pro Autodesk Inventor, tedy zcela uvnitř okna Inventoru, tam, kde jsou uživatelé zvyklí pracovat. V podobném duchu znají uživatelé Inventoru i jiné produk-

ná provázanost dat, která šetří čas a peníze při všech změnách, ke kterým může dojít během celého vývojového a výrobního procesu. Je to i možnost využití různých variant odvozených od původního dílu atp.

se o operace vyžadující zadání geometrie, podle které nástroj obrábí (kontura) nebo podle které systém vypočítává odsazené dráhy. Jinými slovy, je třeba zadat 2D geometrii. InventorCAM zadává operaci stylem nástroj – geometrie – parametry. Ještě jinak řečeno: čím obrábím, co obrábím a jak obrábím. Jádrem je rychlý a snadný výběr geometrie obrábění a tady InventorCAM pracuje přímo na modelu Inventoru, ze kterého převezme geometrii například výběrem hran na modelu nebo velice snadno výběrem skici ve stromu modelu. Hrany lze vybrat i v prostoru zcela libovolně, InventorCAM si křivky promítne do 2D. Křížení geometrie je systém schopen ignorovat. Je rovněž možné 2D geometrii vyhledat automaticky podle typu operace. V případě obrábění písma (což je také oblíbená dvouosá operace) pracuje InventorCAM stejně jako Inventor s True Type fonty, z nichž umí použít vnější kontury nebo středovou dráhu. V případě vrtání stačí kliknout na některou z charakteristických geometrií díry – na kružnici (i částečnou) nebo na válcovou plochu díry a podobně, systém okamžitě převezme střed. Možné je i automatické hledání děr a jejich pokročilé třídění.

InventorCAM pracuje v prostředí Autodesk Inventoru. Ukázka 2D hrubování.

ty a zkušenost je naučila ocenit provázanost takto stavěných modulů. Především je to zachování shodného ovládání, což velice přispívá ke zkrácení doby náběhu CAMu jako takového. V neposlední řadě je to i vzájem-

VIII | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Dvouosé operace Ukažme si příklad spolupráce integrovaného CAM modulu s Inventorem na operaci dvouosého frézování. Tak nazýváme například operace typu kontura či kapsa. Jedná

Tří- až pětiosé operace Podobný styl práce bychom našli u dalších typů operací. U tříosé se vybírá celý objemový model nebo jeho plochy, případně plošný model jako takový. Křivky pak mohou slou-

žit pro stanovení hranic obrábění. U víceosých operací – InventorCAM pracuje až s pěti souvisle řízenými osami – se rovněž jedná o kombinaci všech možností, stejně tak u soustružnických operací. Skicu, model či sestavu – základní kameny práce v CAD modeláři – lze stejně lehce použít pro zadání obráběcí operace.

ale právě toto může to vést k opravdu závažným ziskům času, a tedy k úsporám. Plná integrace do Inventoru Integrace – plná integrace – je tedy dána více prvky: prací ve stejném okně a prostředí, prací přímo na modelu a plnou provázaností s modelem (či sestavou). InventorCAM

JEDNÍM TAHEM

NA 3D

Příklad soustružení

R RįGX½FÉOGXK\GFQTGCNKV[ [

CAD/CAM/PDM

Simulace frézování

Protože všechny ostatní parametry operace lze ukládat efektivně do šablon, a tudíž jsou dostupné okamžitě, představuje výběr geometrie nejnáročnější část zadání. Díky práci v Inventoru, práci přímo na modelu či se stromem modelu je i tato část práce značně usnadněná, přehledná a rychlá. Asociativita – maličkost, která přináší značné úspory To nejlepší přijde ve chvíli, kdy se na modelu něco změní. Každý student dnes ví, že změna například kóty (populární, leč nikoliv jediná možnost) vede k okamžité změně modelu podle nového parametru. Na model může být vázaný jiný model, sestava, výkresy, vše se poslušně změní. Rovněž dráhy nástroje v integrovaném CAM modulu se mění podle nové geometrie. Zní to skoro banálně,

také nabízí dva způsoby ukládání svých obráběcích projektů. Jednak může pracovat v režimu sestavy InventorCAMu, v tom případě ukládá svůj datový formát. Kromě toho může pracovat i v režimu samostatného dílu, v tom případě ukládá data přímo do formátu InventorCAMu, tedy do dílu samotného. K této možnosti se autoři uchýlili, když integrovali InventorCAM do nového produktu Autodesku – Inventoru LT, který, jak známo, sestavy nemá. Sečteno a podtrženo, InventorCAM je skutečně plnohodnotně integrovaný modul pro Autodesk Inventor, CAM modul s velice univerzálním rozsahem funkcí pro frézování i soustružení. Jeho kvalitám odpovídá i současná podpora ze strany prodejců Autodesku a jeho stále větší rozšíření na našem trhu.

U[UVÅO[

IVAN CIMR

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | IX

YYYUQNKFXKUKQPE\ $401r24#*#r*4#&'%-4.18¥r-4018r1641-18+%'r$4#6+5.#8#

SOFTWARE PRO STROJAŘE

SPACECLAIM PŘI VÝROBĚ MĚSTSKÉHO MOBILIÁŘE www.digitovarna.cz/121148

val jako konstruktér plastových a plechových dílů a získal tak zkušenosti s 3D modelováním v Catia V5. Po čtyřech letech jsme opět našli společnou cestu. V Urbanii se městský mobiliář stal převládající částí sortimentu a společnost se začala transformovat z obchodní na výrobní společnost. S tím byly spojeny také čím dál větší nároky na výrobní dokumentaci. Bylo jasné, že budeme potřebovat CAD.

Nexnet Společnost Urbania, s. r. o., působí na trhu již jedenáctý rok a zabývá se výrobou městského mobiliáře. Pojem městský mobiliář zahrnuje lavičky, zastávkové přístřešky, nádoby na květiny, odpadkové koše, stojany na jízdní kola, informační panely a mapy, venkovní vitríny a mnoho dalšího. Urbania se v současné době zaměřuje především na vlastní návrhy a výrobu originálních prvků městského mobiliáře pod svou vlastní značkou. Všechny tyto výrobky jsou předurčeny pro použití v exteriéru, musí tedy odolat vandalismu a povětrnostním vlivům. Jsou proto konstruovány s důrazem na mechanickou odolnost a opatřeny kvalitní povrchovou úpravou. Výrobky jsou pro svůj osobitý design také často kopírovány, Urbania si je proto chrání průmyslovým vzorem. Společnost Urbania také poskytuje komplexní řešení městského mobiliáře na míru podle představ zákazníka nebo podle návrhů architektů a designérů. Aby mohli být projektanti dostatečně flexibilní, musí mít ve svém portfoliu především silný CAD software. Nejen na proces jeho výběru jsme se zeptali Ing. Martina Starého, konstruktéra, který s firmou Urbania spolupracuje již od doby jejího vzniku. SpaceClaim používáte téměř dva roky, jak vypadala vaše konstrukční činnost před jeho nasazením a co vás k jeho pořízení vedlo? Ing. Starý: S Urbanií jsem začal spolupracovat při studiu vysoké školy. Tehdy byla společnost orientována hlavně na prodej do-

Celá sestava přístřešku je vyjma spojovacího materiálu v jednom souboru o velikosti 5,3 MB.

X | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Vizualizace přístřešku pro Prahu-Zličín

pravního značení a s tím spojené dokumentace. Později se čím dál více objevovaly požadavky na další vybavení pro města a obce, například bedny na posypový materiál, lavičky a podobně. V začátcích bylo vše navrhováno pomocí tužky, papíru a grafického softwaru Corel Draw. Později přibyl Rhino 3D. Ten nám začal pomáhat v případech, kdy jsme potřebovali vidět, jak působí výrobek v prostoru. Následovala přestávka naší spolupráce. Urbania se obrátila na externí dodavatele designu a výkresové dokumentace a já jsem se „vrhnul“ do „soukolí“ automobilového průmyslu. Zde jsem praco-

Jakým způsobem jste 3D CAD software vybíral a podle čeho jste usoudil, že SpaceClaim pro vás bude nejvhodnější? Ing. Starý: Celý proces výběru trval asi 3 měsíce. Chtěl jsem vybrat pro náš účel ten nejvhodnější software, protože když jednou v něčem začnete, těžko se pak přechází. Jako konstruktér jsem trh s CADy průběžně sledoval a hodně mě zajímala před dvěma lety méně známá synchronní technologie od Siemensu. O kvalitě softwaru se dozvíte nejvíc, když v něm pracujete, proto jsem si vyžádal zkušební licence od SolidEdge a pak také NX 7. Následovaly nesčetné hodiny testování a učení, jak s těmito CADy pracovat. Samotná podstata synchronní technologie mi byla jasná, ale při praktickém modelovaní našich výrobků se mi nedařilo. Nejspíš to bylo mojí neznalostí a pořádné školení by mě jistě posunulo. Po zjištění, že SolidWorks používá stále klasickou historii, mi nezbývalo než se poohlédnout po nečem méně známém. Učebnice SolidEdge mě odkázala na několik softwarů s tzv. přímým modelováním. Mezi nimi byl také SpaceClaim. Po zhlédnutí několika prezentačních videí na webu výrobce se mi zdálo vhodné SpaceClaim vyzkoušet. Po několika hodinách testování jsem byl úplně unešený. Všechny nástroje, které jsem vyzkoušel, mi skvěle „padly do ruky“, takže jsem byl schopen po pár hodinách celkem dobře modelovat. Dnes mi to trochu připomíná společnost Apple a Steva Jobse. Vždy chtěl dělat věci tak jednoduché, aby je uživatel uměl používat, aniž by potřeboval ma-

Práce v řezu. Při práci v sestavách lze jednotlivé modely upravovat přímo v režimu řezu.

nuál. SpaceClaim takový je! Před dvěma lety se SpaceClaim prezentoval jako 3D modelář pro prototypy. Zbývalo mi tedy ověřit, zda vyhoví také v oblasti výkresů. V době výběru vhodného softwaru mi několik věcí chybělo, v současné verzi bych však SpaceClaim nazval plnohodnotným CADem. Jaké přínosy u vás mělo nasazení SpaceClaimu? Doporučil byste jej i ostatním firmám? Ing. Starý: Před zavedením SpaceClaimu nebylo ve firmě ke konstruování prakticky nic, takže každý CAD by znamenal přínos. U SpaceClaimu bych však jako největší přínos viděl samotné modelování bez historie a o to u konstrukčního programu jde především. Jak jsem již uvedl, dříve byl prezentován jako rychlý 3D modelář prototypů a tím také bezesporu je. Nejen proto bych ho doporučil i jiným firmám. Pokud člověk pracuje jako samostatný vývojář nebo konstruktér, je SpaceClaim jednoznačně nejlepší volbou. To samé platí pro malé týmy konstruktérů, kteří vědí jeden o druhém. A i v případě, že by firma chtěla svůj stávající CAD nahradit něčím jiným, věřím, že SpaceClaim bude jedno z nejlepších řešení. Jeho velkou

předností je práce s daty jiných CADů. Pokud například váš CAD umí solidně exportovat STEP, SpaceClaim si s tímto formátem poradí úplně stejně jako se svým nativním souborem – prostě otevřete STEP a modelujete dál. Pokud váš CAD neumí exportovat do STEP, SpaceClaim pracuje také s nativními formáty všech významných CADů (Creo, Inventor, SolidWorks, Catia aj.). Pro tento případ lze licenci SpaceClaimu jednoduše rozšířit o modul pro import a export těchto formátů. Zmínil jste modelování bez historie jako přínos, někteří konstruktéři to tak ale nevnímají. Proč je to podle vás výhoda? Ing. Starý: Rozhodně vidím dvě výrazné výhody. Když modelujete s historií, musíte si na začátku alespoň trochu promyslet, jak budete model tvořit. Jakou skicou začnete, jak ji proměníte do 3D, jak budou následovat další prvky. Na začátku konstruování obvykle vůbec nevíte, jak bude výrobek vypadat, a tím spíš je těžké vědět, jak ho vytvořit. Při dalším konstruování máte nové myšlenky a nápady, podle kterých model měníte, a to dvěma způsoby. Bu od začátku procházíte a měníte historii tak, jak byla tvořena, ane-

bo na díl nabalujete další prvky. Pokud však modelujete bez historie, můžete model začít jakýmkoliv způsobem a následující postup a změny dělat bez závislosti na předchozí práci. Model se změnami nijak nestává složitějším. Je stále jen tak velký, jak je složitá jeho geometrie, a nikoliv jakou historií byl tvořen. Ta druhá výhoda spočívá především ve změnách modelů. Vývoj nového výrobku obvykle trvá měsíce a někdy i roky. Za tuto dobu se v historii tvorby modelu těžko vyzná i ten, kdo model od začátku tvořil. Pokud se na modelu vystřídá více konstruktérů, stávají se úpravy spíše utrpením. Přímé modelování bez historie tyto slabiny prostě nemá. Je jedno, kdo ho modeloval a jakým způsobem. Pokud autor nebo kdokoliv jiný model mění, upravuje pouze geometrii tak, jak ji vidí a jak ji potřebuje v novém stavu. Vůbec ho nemusí zajímat, jak byl model kdysi před měsíci tvořen nebo jaký byl myšlenkový pochod autora. Možná se některé firmy snaží tvořit systém, jak modely tvořit, aby se v historii vyznali všichni konstruktéři. Já si však myslím, že jakýkoliv systém omezuje a svazuje svobodu myšlení. A to je podle mého názoru především u konstruktérů a návrhářů škoda.

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | XI

Které funkce SpaceClaimu jsou pro vás důležité? Ing. Starý: Nejdůležitější funkce SC jsou jistě Pull a Move. Společně se skicami dokážou tyto příkazy namodelovat 80 % všeho, co potřebujete. Rád bych však uvedl funkce a doplňky, které mě překvapily. Tou první je bezesporu přítomnost „plechařiny“. U většiny CADů za tento modul připlácíte nemalé peníze. V případě SpaceClaimu je již v ceně samotné licence. A není to doplněk zdarma jen „na oko“. Zatím jsem se nesetkal s ničím, co by nešlo vymodelovat. Spíš narážím na výrobní možnosti dodavatelů. Pravděpodobně také celý SpaceClaim stojí méně než samotný modul plechů u většiny známých CADů. Tím bych se také vrátil k vaší předchozí otázce. SpaceClaim si dokážu představit i v zavedených konstrukčních kancelářích po boku stávajících CADů, například k modelování právě plechových součástí. Dalším milým překvapením byla také integrace přístupu do knihovny modelů TraceParts. Proč se modelovat s něčím, co už existuje? Využívám ji především pro spojovací materiál. SpaceClaim vkládá modely přímo do aktuální sestavy. Z těch jednodušších, o to však výkonnějších funkcí, bych uvedl Fill a Replace. Ta první zmíněná smaže původní označenou plochu a nahradí ji okolními. Skvělé pro mazání otvorů a zaoblení. Replace pak umí nahradit plochu plochou. Bezvadně se hodí, například když chci, aby jeden díl tvarem kopíroval jiný díl v sestavě. To mě přivádí na myšlenku další velké výhody při práci se SpaceClaimem. A to je práce v sestavách. Pokud nechcete, nemusíte jednotlivé díly ukládat jako samostatné soubory. Celá sestava včetně výkresů může být uchována v jediném souboru! Tím se značně zjednodušuje správa dat. Větši-

Vyzkoušejte si demoverzi zdarma na přiloženém instalačním DVD! Toto DVD obsahuje instalační soubory nejnovějších verzí SpaceClaimu 2012+ a Edgecamu 2012 R2 v plné konfiguraci. Na stránce www.nexnet.cz/dvd lze po registraci získat 30denní licenci Edgecam pro použití v komerčním režimu s možností generovat NC kód. Na stejné adrese získáte možnost nainstalovat plně funkční licenci SpaceClaim platnou do 16. prosince 2012. Samozřejmostí je poskytnutí plné technické podpory během testování Edgecam nebo SpaceClaim. V případě potřeby stačí zavolat na tel. č. 800 876 088, zkušení technici společnosti Nexnet budou připraveni zodpovědět veškeré dotazy, případně pomoci s instalací. DVD JE VLOŽENO DO VYBRANÉ ČÁSTI NÁKLADU

– POZN. RED.

XII | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Práce na bočnici lavičky v modelu pro plechy

Vizualizace lavičky navržené podle požadavků zákazníka

nu nových výrobků takto řeším. Do samostatných souborů pak ukládám jen spojovací materiál a díly, které jsou sdílené i pro jiné výrobky. Není těžké takto udržet v pořádku například celý zastávkový přístřešek, který obsahuje stovky dílů vnořených v podsestavách. Používáte některý ze softwarů, které jsou do SpaceClaimu integrované? Co vám to přináší? Ing. Starý: Ano, ve firmě máme také KeyShot, software pro vizualizaci a renderování v reálném čase. Jsem rád, že tyto firmy při vývoji svého softwaru spolu komunikují. KeyShot je skvělý doplněk SpaceClaimu. Je obdobně intuitivní a jednoduchý, takže se v něm i laik naučí renderovat doslova za pár minut. Stačí si prohlédnout web výrobce a dokážete si práci představit. Co nám to přináší? Zákazníky. Pokud pracujete s produktem, u kterého je důležitý i vzhled, rozhodně vám KeyShot pomůže přesvědčit zákazníky, že právě váš výrobek se jim bude líbit. Stále častěji také děláme nabídky s vizualizacemi výrobků v barvách podle přání zákazníka umístěných do fotografií místa určení. Projevilo se v časových či jiných úsporách nasazení SpaceClaimu ve vaší firmě?

Ing. Starý: Rozhodně ano, i když nemohu vyčíslit konkrétní přínos pro Urbanii, protože SpaceClaim je náš první opravdový CAD. Za přímou úsporu lze považovat skutečnost, že není třeba rozsáhlých školení, které často stojí desítky tisíc korun za jednoho uživatele. A pokud srovnám modelování ve SpaceClaimu s modelováním v Catii z předchozí práce, mohu říct, že mnoho funkcí je o desítky a možná i stovky procent rychlejší ve SpaceClaimu. Pro provádění změn na modelech to platí dvojnásob. Také ve srovnání s prací v Corelu nebo spíše v Rhinu 3D je modelování ve SpaceClaimu několikanásobně rychlejší a snazší. Abych to obecně shrnul, a už přímé modelování nebo synchronní technologie – obojí je modelování bez historie, což považuji v konstruování za stejně velký krok dopředu, jako když se přecházelo z 2D do 3D nebo z papíru na CADy. Děkuji vám za rozhovor. BC. PETRA SLATINOVÁ SpaceClaim 2012+ Říjnovou novinkou ve SpaceClaimu bylo vydání nové verze 2012+, kde zásadním přínosem pro české uživatele je uvedení české lokalizace. Další novinky přicházejí v oblastech funkcí pro výrobu, simulaci, modelování konceptů a práci s plochami. Tyto inovace pomohou všem konstruktérům pracovat ve 3D mnohem efektivněji, bez zbytečných nákladů a složitosti tradičních CAD systémů. Tvorba, úprava a oprava 3D modelů nebo konceptů pak může probíhat bez kompromisů a nemusí ji provádět pouze špičkový konstruktér. Edgecam 2012 R2 Vyzkoušejte si zdarma také Edgecam, přední CAD/CAM software pro programování frézovacích, soustružnických a soustružnicko-frézovacích CNC strojů, a to od jednoduchého dvouosého po profesionální pětiosé plynulé obrábění. Edgecam kombinuje uživatelsky příjemné prostředí a intuitivní ovládání se sofistikovanou tvorbou drah nástrojů. Jde o software s dokonalou CAD integrací, který načítá nativní formáty všech předních CADů (SpaceClaim, Catia, Inventor, Creo, SolidWorks aj.), není tedy třeba převádět CAD modely do univerzálních formátů. Edgecam 2012 R2 přináší zcela nové funkce, jako je například vylepšení simulátoru obrábění, ale také navazuje a rozvíjí prvky, které znáte již z předchozích verzí. Tím je například rozšíření soustružnických postprocesorů o koník, pinolu a lunetu, nebo další osu Z na frézce apod. Dále bylo vylepšeno pětiosé plynulé frézování či vysokorychlostní hrubovací technologie Waveform, kterou znáte již z minulých vydání MM Průmyslového spektra. Díky této technologii lze uspořit až 80 % obráběcího času při hrubování. -PS-

SOFTWARE PRO STROJAŘE

MODELOVÁNÍ KLIMATIZAČNÍCH SYSTÉMU V COMSOL MULTIPHYSICS www.digitovarna.cz/121143 Humusoft Klimatizace (air conditioning) je zařízení pro úpravu vzduchu v uzavřených prostorech. Její základní funkcí je nasávání venkovního vzduchu, který následně filtruje, upravuje jeho teplotu a vlhkost na požadované hodnoty a dopravuje na požadovaná místa. Často se kromě pojmu klimatizace používá ještě obecnější pojem HVAC (heating, ventilation and air conditioning). V souhrnu se jedná o obor, který se zabývá mikroklimatem uvnitř budov, místností nebo dopravních prostředků. V našem článku se tyto dva pojmy budou do určité míry překrývat. V některých situacích je možné klimatizační jednotky využít i pro ohřev čerstvého vzduchu, mohou tedy plnit funkci topení. Této problematiky se v článku také okrajově dotkneme. Využití klimatizačních systémů můžeme v zásadě rozdělit do dvou oblastí. V prvním případě jde o zajištění pohodlí osob ve vnitřních prostorech budov či dopravních prostředků. Základní funkcí těchto typů klimatizačních strojů je zajištění stálých teplotních a vlhkostních podmínek bez ohledu na vnější prostředí či vnitřní tepelné zdroje, stejně jako udržování čistoty ovzduší. Tento typ klimatizací je nezbytný především v místech, kde není možné dosáhnout dostatečné přirozené ventilace. Typickým příkladem mohou být dnes velice rozšířené open space kanceláře.

Obr. 1. Rozložení teploty v řezu místnosti po 1 minutě

Druhou oblastí využití je průmyslová klimatizace. Ta je většinou součástí technologického zařízení, ve kterém má velký vliv na kvalitu výroby, snižování výrobních nákladů, nebo dokonce i na správnou funkčnost strojního vybavení, je-li závislé na udržování stálých podmínek. V neposlední řadě se také jedná o zajištění vhodných pracovních podmínek ve výrobních halách, kde dochází ke znečišování ovzduší unikajícím kouřem, prachem apod.

Klimatizace může plnit i funkci zdravotně hygienickou. Typickým příkladem jsou nemocnice, operační sály či vyhřívané inkubátory. V těchto případech se samozřejmě klade největší důraz na kvalitu a čistotu vytvářeného ovzduší, přičemž klimatizace může pomáhat redukovat nebezpečí rozšíření infekcí. Typy ventilací Obecně rozeznáváme dva typy ventilací – mísicí (mixing ventilation) a vytěsňovací (displacement ventilation). Mísicí ventilace má vý-

ter jeho proudění v klimatizované místnosti. V případě mísicí klimatizace, kdy se vzduch do místnosti přivádí vyšší rychlostí, dochází k mísení nejen díky difuzérům, ale i přirozenému víření rychle proudícího vzduchu. Při využití vytěsňovací ventilace je vzduch přiváděn výrazně pomaleji a v nižších polohách. Čerstvý vzduch je pak studenější, a má tudíž tendenci rozprostírat se v rovnoměrné vrstvě nad podlahou bez výraznějšího mísení se s teplejším vzduchem. Tak je původní vzduch nahrazován čerstvým, který zaujímá jeho místo a postupně se zahřívá. Ohřev a pohyb vzduchu je dán především rozdílem teplot, a proto ho urychlují tepelné zdroje v místnosti, jako je například topení, elektronika atd. Někdy nežádoucími důsledky tohoto procesu jsou tvorba horizontálních vrstev vzduchu s odlišnou teplotou a kolísání teploty v místnosti. Tyto jevy lze minimalizovat optimalizací umístění a výkonu jednotlivých prvků ventilačního systému. Na druhou stranu, výhodou vytěsňovací ventilace je pravidelná obměna celého objemu vzduchu, a tudíž vyšší čistota ovzduší v klimatizované oblasti. Také se s výhodami využívá ve vysokých místnostech, kde by použití mísicích typů ventilací bylo finančně i technologicky náročnější. Simulační nástroj Comsol Multiphysics K simulacím a optimalizaci výkonu obou typů HVAC systémů lze využít program Comsol Multiphysics. Jedná se o simulační nástroj, který řeší fyzikální úlohy popsané parciálními diferenciálními rovnicemi pomocí metody konečných prvků. Specializované

Obr. 2. Rozložení teploty v řezu místnosti po 6,5 minutě

znam především v případech, kdy je nutné zachovat stabilní teplotní podmínky v celém prostoru. Ventilační jednotka se instaluje zpravidla do výšky stropu a vhání do místnosti čerstvý vzduch, který se mísí s původním. V případě vytěsňovací ventilace se chladný vzduch do místnosti vhání v nižších polohách blízko podlahy a teplý, vydýchaný vzduch se odvádí jednotkou umístěnou ve výšce stropu. Díky rozdílné rychlosti vháněného vzduchu v obou typech ventilace se výrazně liší charak-

nadstavbové moduly jsou určeny k modelování úloh z různých profesních oborů a oblastí. V současné době existuje 17 specializovaných modulů, které umožňují řešit úlohy z oblasti elektromagnetismu, pružnosti a pevnosti, akustiky, proudění tekutin, přestupu tepla apod. Velkou výhodou je variabilita programu, která z něj dělá velice silný nástroj při simulacích tak složitých a komplexních systémů, jako jsou klimatizace. Umožňuje řešit nejen

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | XIII

proudění vzduchu v místnosti se současnou změnou jeho teploty, ale v dalších krocích je možné model doplnit o šíření znečištění v modelovaných oblastech, zahrnout dodatečná zařízení, jako jsou větráky, odsávání či topení. Nespornou výhodou využití simulačního nástroje je možnost otestovat řadu nastavení složitých HVAC systémů na počítači, což je časově i finančně výrazně méně náročné než provádění složitých měření fyzicky vytvořených konfigurací. Samozřejmostí je možnost zahrnout do komplexního modelu místnosti nebo celého objektu různé interní zdroje tepla, například elektronická zařízení. Model je možné vytvářet zjednodušeně ve 2D i komplexně ve 3D. Charakter proudění a průběh ochlazování ovzduší jsou závislé na množství, typu a umístění difuzérů. I tyto procesy lze v Comsolu jednoduše modelovat a připravit tak ideální návrh chlazení a klimatizace ještě před samotným fyzickým provedením. Na obrázku 1 vidíme model jednoduchého HVAC systému, který byl vytvořen v programu Comsol Multiphysics. Jedná se o 2D řez místnosti. V dolní části levé stěny je vstup čerstvého vzduchu o teplotě 19 °C, rychlost je 0,3 m.s–1. Výstup je v horní části pravé stěny. Počáteční teplota místnosti je 23 °C. Cílem je nasimulovat ochlazování místnosti během 15 minut. Na obrázcích 1 a 2 vidíme zobrazení teploty v místnosti po 1 a po 6,5 minutách, kdy už se chladný vzduch dostal do téměř všech pater místnosti. Velkou výhodou využití simulačního nástroje Comsol Multiphysics je možnost jednoduché změny jakéhokoliv nastavení modelu. Lze například zkoumat závislost výsledků na pozici výstupu, na rychlosti či teplotě proudícího vzduchu atd. Klimatizace v dopravních prostředcích Kromě dnes již hojně rozšířených klimatizací v budovách se s HVAC systémy setkáváme také v řadě dopravních prostředků. Naprostá většina moderních vozidel je opatřena klimatizacemi, na něž jsou kladeny vysoké nároky z hlediska výkonu, efektivity či hlučnosti. S klimatizací se setkáme nejen v osobních automobilech, ale i v moderních vlacích, autobusech, lodích nebo letadlech. Zde se klade důraz na tělesné pohodlí pasažérů a kvalitu vzduchu uvnitř dopravního prostředku. Nevýhodou je často omezená možnost využití čerstvého vzduchu zvenčí. Proto mohou být fyzikální simulace v těchto ztížených podmínkách vhodným vodítkem. Toho si je vědom tým výzkumníků ze sicilské univerzity v Catanii, kteří se problematikou ventilace v dopravních prostředcích dlouhodobě zabývají. Jeden ze svých příspěvků prezentovali na konferenci Comsol Conference 2008 Hannover pod názvem „Thermal and Fluid-dynamical Optimisation of Passengers Comfort in a Touring Bus

XIV | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Cabin“, kde předvedli výsledky simulace nejen standardních mísicích systémů, ale i jejich kombinace s vytěsňovacím typem. Hlavní těžiště jejich práce spočívá v simulaci vlivu tepelných podmínek a proudění vzduchu v autobusu na pohodlí pasažérů. Optimalizace funkčnosti HVAC systémů a dosažení co nejlepších podmínek má v prostorech dopravních prostředků ještě vyšší prioritu než v budovách, nebo pasažéři v kabině stráví zpravidla řadu hodin bez

Obr. 3. Zobrazení vířivosti vzduchu v autobusu

Obr. 4. Úrovně CO2 v klimatizačních systémech MAD, UFD a PAD (odshora dolů)

možnosti pohybu. Z důvodu vysoké variability a možnosti jednoduchých úprav a doplnění vytvořených modelů využili výzkumníci program Comsol Multiphysics. Optimalizace klimatizačního systému pro autobus Komfort cestujících ovlivňuje řada proměnných, z nichž mezi ty nejdůležitější patří rychlost proudění vzduchu, jeho turbulence, dále teplota a její rozložení v rámci prostoru a v neposlední řadě i relativní vlhkost. Se všemi těmito faktory výzkumníci během svých testů počítali a do modelu je postupně zahrnuli. Vědci vytvořili dva modely. Prvním byl standardně používaný mísicí systém, kde jsou klimatizační jednotky umístěny na stropě a do prostoru proudí čerstvý chladný vzduch rychlostí 5 m.s–1. Druhá konfigurace obsahovala navíc další přívody čerstvé-

ho vzduchu, které byly umístěny po stranách pasažérů. Protože simulace byla prováděna za podmínek obvyklých v zimním období, kdy vnější teplota je 5 °C, tyto jednotky měly v rámci simulace význam topení. Cílem bylo dosáhnout rovnoměrného rozdělení teploty v kabině a podmínek příjemných pro pasažéry. Je známo, že lidé pociují jako nepříjemné proudění vzduchu, které je rychlejší než 0,8 m.s –1. Této rychlosti nebylo dosaženo ani pro jednu konfiguraci. Dále jsou pro pasažéry nepříjemné velké turbulence proudícího vzduchu. Jak je patrné z obrázku 3, k nadměrným turbulencím dochází pouze ve vrchní části kabiny, nad hlavami pasažérů. V této otázce je tedy standardní konfigurace HVAC systému také dostačující. Problém se objeví až při analýze teplotního pole kabiny. Proudící vzduch se totiž významně ochlazuje v blízkosti okénka a tato studená oblast zasáhne také cestujícího. Z tohoto důvodu vědci do modelu přidali další část ventilace, pomocí níž simulovali přívod teplého vzduchu postranními průduchy. Návrh je inspirován modelem vytěsňovací ventilace, kdy je teplý (v létě chladný) vzduch přiváděn ve spodní části sedadla. Rychlost přiváděného vzduchu musí být z výše uvedených důvodů velice nízká. V tomto rozšířeném modelu je výsledkem téměř rovnoměrné rozložení teploty kolem obou pasažérů, což výrazně zvyšuje pocit komfortu při přepravě. Kvalita vzduchu a nebezpečí kontaminace Význam klimatizace nespočívá pouze v udržování teplotních podmínek, ale také v čištění vzduchu v klimatizovaných oblastech. Jedním případem tohoto využití jsou místa, která jsou znečištěna již z povahy svého využití. Jedná se například o kuřárny, výrobní haly nebo infekční oddělení nemocnic. Ale i na jiných místech, kde riziko není tak vysoké, může v důsledku špatné údržby klimatizačních zařízení dojít k přemnožení a rozšíření choroboplodných zárodků. Problém kontaminace vnitřního prostředí, a už různými viry, mikroby či prachem nebo kouřem, je velice aktuální záležitostí, nebo lidé tráví velkou část svého života v uzavřených prostorech – v kanceláři, v bytě, při cestování dopravními prostředky. Proto je případné čištění vzduchu důležitou součástí návrhu klimatizace a ventilace uzavřených prostor. Oba druhy klimatizací, o nichž byla v tomto článku řeč, mají jiné vlastnosti z hlediska šíření kontaminace. Mísicí typ nečistoty roznese po celé klimatizované oblasti. V případě vytěsňovacího systému tomu lze zabránit, ale je nutné najít způsob, jak oddělit starý a kontaminovaný vzduch od čistého, který se vhání u podlahy. Řešením může být například dodatečné odsávání.

Problém kontaminace vnitřního mikroklimatu může nabývat na významu v případě klimatizací v dopravních prostředcích. Cestující s posádkou jsou uzavřeni v ohraničeném prostoru, což s sebou nese zvýšené riziko šíření infekce. Udržování kvality vzduchu v těchto uzavřených prostorech se tedy stává hlavní prioritou a požadavkem na instalované HVAC systémy.

sledním případě se čerstvý vzduch přivádí k pasažérům individuálně pomocí průduchů v sedadle (PAD, personalized air distribution system) a odvádí se opět u stropu. Tímto uspořádáním se vytváří oblast čerstvého, nekontaminovaného vzduchu, který pasažér vdechuje, a proto se zdá takovéto řešení jako optimální.

jedné částice, kterou vydechne cestující sedící ve třetí řadě, viz obrázky 5–7. V případě MAD systému se díky vzduchu, který proudí z horní části kabiny, částice dostane rovnou do odvodního systému pod sedadlem ve druhé řadě. Proces trvá 23 s. V případě UFD ventilace zase čerstvý vzduch, který proudí odspodu, částici odnese přímo do

Obr. 5. Trasování částice pro systém MAD

Obr. 6. Trasování částice pro systém UFD

Obr. 7. Trasování částice pro systém PAD

Kvalita vzduchu v kabině letadla Popsanou problematikou se opět zabývala skupina vědců ze sicilské univerzity v Catanii a svůj příspěvek prezentovali na konferenci Comsol Conference 2009 Milano pod názvem „Bio-Effluents Tracing in Ventilated Aircraft Cabins“. Studie se zabývá šířením znečištění v kabině letadla. Zkoumáno je několik nastavení ventilačního systému a jeho chování z hlediska pohodlí cestujících i kvality vzduchu. V současné době se v letadlech používá především mísicí typ ventilace (MAD, mixing air distribution), kdy je vzduch přiváděn nad hlavou cestujících, mísí se s již v prostoru obsaženým vzduchem a následně je odváděn průduchy umístěnými u podlahy. V případě využití tohoto typu ventilace je rozložení teploty téměř stejnoměrné a znečišující látky rovnoměrně zaplňují celý prostor. Díky vysoké rychlosti vstupujícího čistého vzduchu je zde však potenciálně vysoké nebezpečí šíření infekčních látek mezi pasažéry. Další dva typy ventilace se standardně využívají v budovách, jejich využití v letadlech je však zatím spíše experimentální. Jedním z nich je vytěsňovací systém (UFD, under-floor displacement air distribution system), kdy je čistý vzduch přiváděn z míst v dolní části kabiny a kontaminovaný vzduch je odváděn u stropu. V po-

Výsledky studie chování klimatizačních systémů Aby vědci předběžné závěry potvrdili, vytvořili model v Comsolu. Jednalo se o 2D oblast, ve které byl zahrnut řez kabinou letadla obsahující pět řad sedadel s pasažéry. Modelováno bylo jak proudění vzduchu a rozložení teploty uvnitř kabiny, tak i koncentrace oxidu uhličitého, který reprezentuje potenciální infekční hrozbu. Součástí modelu byla funkce, která popisovala dýchání jednotlivých pasažérů. Po provedení časově závislé studie se výzkumníci zaměřili na řadu důležitých aspektů obdržených výsledků. Z hlediska tělesného komfortu cestujících byla zkoumána hlavně rychlost proudícího vzduchu v okolí sedících postav. Zatímco v případě klasických typů ventilací (MAD a UFD) byla rychlost nízká (méně než 0,15 m.s–1), v případě PAD ventilace byla rychlost kolem 0,3–0,4 m.s–1, což již člověka může obtěžovat. Z hlediska kvality vzduchu, tedy koncentrace oxidu uhličitého v oblasti obličeje jednotlivých cestujících, nejlepších výsledků dosáhla varianta PAD. Nejhůře dopadl systém UFD z důvodu pomalého odvodu vydýchaného vzduchu z oblasti blízko nosu pasažéra (viz obrázek 4). Protože důležitou otázkou je nebezpečí přenosu infekce mezi pasažéry, zaměřili se dále autoři článku na monitorování dráhy

odvodního systému umístněného nad hlavou pasažéra. Tato cesta trvá částici 24 s. V případě PAD konfigurace je částice unesena v horizontálním směru směrem k zadnímu pasažérovi. V případě modelované rychlosti vzduchu se sice částice během 10 sekund odvede stropním systémem, ale je zde nejvyšší riziko šíření nákazy mezi cestujícími v případě změny nastavení systému. Z výše popsaných výsledků odvodili vědci závěr, že aktuálně nejrozšířenější systém MAD je nejlepším kompromisem mezi požadovanými vlastnostmi HVAC systémů v letadlech, a není tedy příliš mnoho důvodu pro změnu tohoto stavu. Význam virtuálních simulací Jak jsme si ukázali na představených příkladech, simulace jsou neocenitelným pomocníkem při řešení komplexních a složitých problémů. Instalace a optimalizace klimatizačních systémů je drahou a časově náročnou záležitostí, přičemž možnost namodelovat celý problém v programu Comsol Multiphysics, následně ho analyzovat a optimalizovat výkonnost celého systému může být velice rychlým a spolehlivým řešením. Klíčem k úspěchu je prozkoumání a analýza dostupných možností ve virtuální rovině a jejich následná aplikace v reálném prostředí. ZUZANA ZÁHOROVÁ

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | XV

SOFTWARE PRO STROJAŘE

VIRTUÁLNÍ NUMERICKÉ SIMULACE VÝROBNÍCH PROCESU www.digitovarna.cz/121142 MECAS ESI Virtuální simulace představuje způsob, jak zajistit výrobu kvalitních výrobků s nízkými náklady, jak předstihnout konkurenci či jakým způsobem optimalizovat výrobní program. Umožní modelovat reálné chování výrobku během provozu i během výrobního procesu přímo v počítači a dosáhnout tím výrazného nárůstu produktivity, zvýšení kvality a urychlení inovačního procesu. Nadnárodní společnost ESI Group, jíž je společnost Mecas ESI součástí, je lídrem v oboru počítačových simulací. Její aktivity směřují k vývoji integrovaného výpočetního prostředí, ve kterém lze simulovat kompletní zkoušky prototypů (například nárazové zkoušky), technologické procesy (lisování, svařování, lití, tepelné zpracování…) a samozřejmě jejich vzájemné interakce. ESI Group cíleně a soustavně rozšiřuje své produktové portfolio a integruje jej do tzv. Virtual Try Out Space. Díky této strategii může nabídnout i simulace v oblasti vibroakustiky, elektromagnetické kompatibility, biomechanické modely, nebo dokonce multifyzikální simulace s vlivem chemických reakcí a biologických procesů. Cílem společnosti je postupný přechod ke kompletnímu virtuálnímu vývoji výrobku, prototypu či výroby. Kromě nejmodernějšího softwaru zabezpečuje firma zákazníkům kvalitní technickou podporu od předprodejního servisu a instalace programových souborů přímo na pracovišti uživatele přes úvodní školení až po odbornou pomoc na telefonické „horké lince“. Tým inženýrů Mecas ESI poskytuje technickou podporu a konzultace v oblasti pasivní bezpečnosti, výrobních procesů tváření, lití, svařování, ale také například proudění a elektromagnetické kompatibility. Zákazníkům je k dispozici nejen v sídle společnosti v Plzni, ale i v kancelářích v Brně a Mladé Boleslavi. V oblasti numerických simulací se společnost ESI Group, resp. pobočka Mecas ESI, mimo jiné zaměřuje na následující procesy: • lití (produkty ProCast a QuikCast); • plošné tváření (produkty PAM-Stamp 2G, PAM-Tube); • svařování a tepelné zpracování (produkty SysWeld a PAM-Assembly). Numerické simulace slévárenských procesů Numerická simulace slévárenských procesů si v posledních letech vybojovala pevné mís-

XVI | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Gravitační lití – raná fáze tuhnutí Zdroj: Courtesy of Microcast, Srl., Itálie

to mezi nástroji používanými pro optimalizaci navrhovaných technologií výroby odlitků. Ačkoli vlastní zkušenosti technologa jsou stále nezastupitelné, simulační software může být v jeho rukách mocným nástrojem, který mu umožní optimalizovat procesy, zvýšit využití kovu či snížit procento neshodných výrobků a tím zefektivnit výrobu. Cílem matematického modelování je doladění navrhované technologie ve fázi přípravy výroby tak, abychom se vyhnuli nákladnému experimentálnímu zkoušení. Velice silnými a účinnými nástroji v této oblasti jsou programy QuikCast a ProCast. QuikCast je uživatelsky příjemný a jednoduchý program, který je určen k velice rychlým výpočtům a optimalizaci fáze plnění a tuhnutí odlitku včetně predikce slévárenských vad. Program pokrývá široké spektrum slévárenských technologií.

Program ProCast je založen na metodě konečných prvků a umožní precizní řešení technologií gravitačního lití do písku, lití za zvýšených sil, přesného lití, metody Lost Foam, Thixocasting a dalších. Program nabízí komplexní rozbor od nalití kovu do formy po konečné zchladnutí odlitku. Výpočet umožňuje analyzovat proudění a ochlazování taveniny v průběhu zaplňování slévárenské formy, dále řeší problematiku přestupů tepel během tuhnutí a chladnutí odlitků a v neposlední řadě nabízí výpočty mikrostruktury, napjatostí a deformací. Na základě provedených analýz umožňuje rovněž predikovat výskyt slévárenských vad typu zahlcený vzduch, studené spoje, trhliny a další. Numerické simulace plošného tváření V oboru plošného tváření se lze často setkat se simulačním systémem PAM-Stamp 2G. Uživatelské prostředí je příjemné, intuitivně se ovládá a díky objektové konstrukci celého systému jej lze zákaznicky modifikovat. Základními moduly jsou Meshing, DieMaker, QuikStamp Inverse a AutoStamp. Řešený díl ve formátech IGS, VDA a CatiaModel se otevře v projektu PS2G. Takto otevřený model dílu nebo již navržené tažnice obsahuje plochy a konečnoprvkovou sí. Poté se dá přepnout do režimu QuikStamp a řešit odhad lisovatelnosti z geometrie dílu numerickým řešičem Inverse nebo ověřit lisovatelnost na navržené tažnici v modulu AutoStamp či zůstat v CADu a začít konstruovat technologické plochy nové tažnice. Po jejich vytvoření funkcemi DieMaker se konstruktér nástroje může přepnout do režimu AutoStamp a řešit odhad lisovatelnosti výlisku na virtuálních nástrojích a provádět iterační kroky změn geometrie technologických ploch a nástřihu. Řešič AutoStamp pracuje s kompletním modelem nářadí. Pomocí makra se z virtuální tažnice velmi jednoduše vytvoří další nářadí. Pak už stačí vybrat příslušné makro pro definování procesu a spustit řešič AutoStamp. Pro konstruktéra a technologa je důležitá interpretace výsledků. PS2G nabízí postprocessing vybavený funkcemi, s jejichž pomocí se dá rychle a jednoduše popsat fyzikální stav výlisku z hlediska ztenčení, resp. zhutnění plechu, napjatosti a deformace na horní a dolní ploše nebo vztažené na střednici výlisku. Hlavním přínosem PS2G je poskytování validačních výsledků, to jest výsledků shodujících se s výsledky z reálného lisování. SysWeld – simulace všech technologií svařování Program SysWeld je založen na metodě konečných prvků a slouží k provádění virtuálních numerických simulací svařování a tepelného zpracování. Výsledkem numerických analýz jsou teplotní pole, rozložení jednotlivých materiálových struktur, tvrdost v jednot-

STROJE A NÁSTROJE PRO PLOŠNÉ TVÁŘENÍ Česká společnost pro výzkum zpracování plechu pořádá seminář Stroje a nástroje pro plošné tváření, který se bude konat ve spolupráci s Ústavem strojírenské technologie dne 27. listopadu 2012 v budově ČVUT – Fakulty strojní, Praha 6-Dejvice, Technická 4 (Kongresové centrum). Seminář je určen konstruktérům a technologům firem v hromadné výrobě dílů z plechu, zejména v automobilovém průmyslu. Účastníci budou seznámeni například s poznatky o současných trendech ve vývoji technologií tváření vysokopevnostních plechů za tepla, o vlivu deformační rychlosti na procesy tváření hlubokotažných plechů, o možnostech predikce povrchových vad a o vlivu materiálových charakteristik na lisovatelnost plechů.

Plošné tváření – odpružení

Deformace tělesa nízkotlaké části parní turbíny po svařování

kách HV, velikost austenitického zrna, celkové plastické deformace, zbytková napětí a globální distorze svařovaných celků. Program SysWeld obsahuje tři následující moduly – tepelné zpracování, svařování a welding assembly. Programem SysWeld lze simulovat téměř všechny známé technologie svařování, jako svařování obalenou elektrodou, MIG, MAG, TIG, automatem pod tavidlem, elektrostruskové svařování, laserové svařování, svařování svazkem elektronů, bodové svařování aj. V oblasti tepelného zpracování lze simulovat procesy jako kalení do různých kalicích médií (voda, vzduch, různé typy olejů, polymery), dále povrchové kalení (laserem, plamenem, metodou TIG) nebo indukční kalení. V rámci simulací tepelné-

ho zpracování lze provádět i analýzu cementace nebo nitridace. Výsledky například nacementované vrstvy jsou dále uvažovány v numerické simulaci tepelného zpracování. Numerické analýzy svařování, resp. tepelného zpracování se uplatňují jak v automobilovém (svařování různých rámů a konstrukcí, tepelné zpracování kroužků, ozubených kol), tak v těžkém průmyslu (svařování velkých konstrukcí, tlakových nádob, opravy svařováním, hřídelí, generátorů, tepelné zpracování desek, klikových hřídelí, kroužků velkých průměrů, obručí, oběhových kol atd.). ING. VLADIMÍR KRUTIŠ, PH.D., ING. RUDOLF PETRMICHL, ING. MAREK SLOVÁČEK, PH.D., BC. ANDREA PETŘÍKOVÁ

SpoleĀnost MECAS ESI je jako souĀást ESI Group pĢedním svďtovým dodavatelem nástrojĪ poĀítaĀové simulace v oblastech návrhu prototypĪ a výrobních procesĪ pĢi detailním zohlednďní fyzikálních vlastností materiálĪ. MECAS ESI, s. r. o. Brojova 2113/16 CZ – 326 00 Plzeě tel.: +420 377 432 931 fax: +420 377 432 930 e-mail: [email protected] www.mecasesi.cz

Odborný program semináře, témata přednášek: • Plechové díly tvářené za tepla v karoseriích osobních automobilů – doc. Ing. Jan Šanovec, CSc., Ing. Lukáš Thurza, ČVUT v Praze, FS – ÚST, Praha; • Vliv rychlosti deformace hlubokotažných ocelí na polohu FLC křivek – Ing. František Tatíček, ČVUT v Praze, FS – ÚST, Praha; • Predikce povrchových vad pohledových dílů v softwaru PAM-Stamp 2G – Ing. Zdeněk Drahoš, MECAS ESI, s. r. o., Plzeň; • Analýza vstupných materiálových vlastností na technologické charakteristiky lisovate nosti oceľových plechov – prof. Ing. Emil Evin, Ph.D., TU Košice, KMaST; • Lisy na zpracování plechů od firmy Dieffenbacher – Ing. Josef Hušek, Dieffenbacher-CZ, hydraulické lisy, s. r. o., Brno; • Nástrojové materiály pro zpracování vysokopevných ocelí – Ing. Luboš Procházka, Bohdan Bolzano, s. r. o.; • Moderní technologie spojování plechů – lepení – doc. Ing. Miroslav Müller, Ph.D., ČZU, TF, Praha; • Prohlídka laboratoří Ústavu strojírenské technologie FS ČVUT v Praze. V případě zájmu o účast na semináři zašlete přihlášku do 20. 11. 2012 na adresu: Česká společnost pro výzkum zpracování plechu, Nad Palatou 13, 150 00 Praha 5-Smíchov, popř. na e-mail: [email protected] nebo [email protected]. PROF. ING. JAN SUCHÁNEK, CSC.

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | XVII

SOFTWARE PRO STROJAŘE

SW NÁSTROJE PRO VÝPOČTOVÉ MODELOVÁNÍ www.digitovarna.cz/121106 V poslední době je firma Autodesk velmi plodná v uvádění nových programových nástrojů pro výpočtové modelování na trh. V současné době nabízí několik produktů, které dokážou oslovit široké spektrum uživatelů z nejrůznějších oborů. Zaměřme se na ty řekněme ryze strojařské. Prvým a zároveň nejjednodušším programem je ForceEffect. Jedná se o program pro mobilní technologie, který poněkud předběhl dobu. Jeho úspěšnost mezi uživateli se projevuje tím, že „všichni“ jej chtějí mít na stolním PC, a už na platformě PC či MAC. Avšak v tuto chvíli je program dostupný pouze pro iOS a Android. Program slouží pro řešení zejména prutových úloh v rozsahu klasické statiky. Je určen pro zjišování reakcí na základě působení silových účinků struktur sestávajících z dokonale tuhých těles a nelze jej použít pro posuzování napětí a napjatosti poddajných těles. Spřízněným programem je letošní novinka ForceEffect Motion. Jak název napovídá, je určen pro řešení kinematiky mechanismů. Inventor Professional Staronovým simulačním nástrojem je modul pevnostních analýz integrovaný do Autodesk Inventoru Professional. Za roky, co je v programu integrován, prodělal několik zásadních změn. V současnosti je stav výpočtového modulu stabilizovaný a v každé nové verzi programu Autodesk Inventor Professional je modul doplněn o několik zajímavých novinek. Historicky, z hlediska strategie firmy a zaměření na cílovou skupinu – konstruktéry – a v neposlední řadě kvůli principům numerických metod pružnosti a pevnosti se dlouhodobě zaměřuje na simulace osamocených (uvolněných) těles v lineární oblasti. Ve verzi 2011 přibyly nástroje pro řešení soustav těles, k čemuž jsou nezbytné mimo jiné kontaktní elementy (anebo vazební rovnice). Simulace tenkostěnných dílců objemovými elementy není „ideální“. Vedle toho příprava geometrie – automatické či manuální vytváření střednice plechového dílce a na ni vytváření skořepinové sítě je poměrně zdlouhavé, i když přináší ty nejlepší výsledky. V programu Inventor však toto nelze. V nové verzi Inventor Professional obsahuje zásadní novinku, kterou je vytváření skořepinových sítí přímo na objemové geometrii, u které je jeden

XVIII | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Autodesk Inventor Fusion, ForceEffect a ForceEffect Motion na produktech Applu.

rozměr o dost menší než rozměry zbývající. Tento způsob generování elementů je určen zejména pro modely plechových (tenkostěnných) součástí, které se tímto nemusejí předělávat, a proto se významně zvyšuje efektivita práce i kvalita výsledků simulací. Pozn.: Program Autodesk Simulation (Algor) měl tento typ elementu implementován již před více než deseti lety. Autodesk Simulation 360 V souvislosti s programem Inventor spustil Autodesk optimalizační projekt – službu nazvanou Autodesk Simulation 360. Projekt je založen na myšlence, že lokální počítač pro nejen MKP výpočty nikdy nebude mít dostatečný výpočetní výkon. Natož pro úlohy multifyzikální, optimalizační a další zejména při současném trendu neustálého zvyšování počtů elementů. Numerické simulace jsou součástí většího celku cloudových služeb Autodesk 360, které zahrnují renderování, konstrukční a energetické analýzy, je s nimi spojeno napojení na datové úložiště, komunikace mezi uživateli a přístup

k datům prostřednictvím aplikací pro mobilní zařízení. Služba je v tuto chvíli určena pro obory strojírenství a architekturu. Optimalizační úloha je vytvořena na lokálním počítači v programu Autodesk Inventor, ale výpočet je proveden ve výpočetním středisku firmy Autodesk. Pro formulaci úlohy se předpokládá známá geometrie (nejedná se o topologickou optimalizaci), rozměry modelu slouží jako parametry a je nezbytné zadat jejich mezní rozměry, kterých mohou vzhledem k souvisejícím součástkám v sestavě nabýt. Zatížení a okrajové podmínky se volí obdobně jako v Inventoru Professional. Spuštěná optimalizace v lineární oblasti probíhá za účelem získání co největší pevnosti součásti (hledá se bezpečnost vůči mezi pevnosti nebo pružnosti) a co nejnižší hmotnosti – jak jinak snižovat náklady či nejjednodušeji vyhovět standardům pro ECO design strojů a zařízení. Čím více geometrických parametrů je zadáno při formulaci úlohy, tím více geometrických kombinací je nutné propočítat. Výpočty běží na pozadí na vzdálených serverech, zde se také generují sítě, tudíž počítač neblokují a nezdržují v další práci. Protože jsou výpočty určeny pro osamocená tělesa, uživateli se vrací vizualizované výsledky a ani zatížení datové sítě není nikterak velké. Výstupem optimalizace je tabulka nejideálnějších kombinací (obvykle více než jedna) při požadované bezpečnosti a minimální hmotnosti. Zobrazit lze samozřejmě všechny spočítané varianty, ale při velkém množství parametrů jsou tabulky výsledků nepřehledné. Tato služba nese spoustu pozitiv pro uživatele, ale zároveň jedno riziko – uživatelé budou (bezhlavě) optimalizovat naprosto vše. Mnoho psů, zajícova smrt, říká se. Úvaha, zda tímto bude postižen konstruktérský cit a další konstruktérské vlastnosti, patří spíše do filozofické roviny. S jakýmikoli pevnostními výpočty bude ještě po dlouhou dobu spojeno zjednodušování tvaru součástí – její geometrické složitosti odpovídá počet elementů konečnoprvkové sítě. Autodesk Inventor má v několika verzích implementovanou funkci shrinkwrap. Firma letos přichází s novým „prázdninovým“ doplňkem pro Inventor nazvaným Inventor Simplification (Techology Preview). Doplněk programu je možné stáhnout na Autodesk Labs. Po jeho nainstalování v programu Inventor přibude nová záložka s několika nástroji pro zjednodušení součástí a sestav. Funkce jsou vhodné pro přípravu dat, která mají byt sdílena (veřejně), a pro MKP nemusí zcela vyhovovat (pro jednotlivé součásti). Pro tyto případy má Autodesk výkonné profesionální nástroje pro automatickou i manuální přípravu modelů (jejich zjednodušení) a volné modelování, jež jsou vhodné nejen pro aplikaci v souvislosti s konečnoprvkovými výpočty. Tyto nástroje obsahuje program Inventor Fusion.

ce: Nově lze nastavit počet jader procesoru, která budou užívána pro generování sítí, v preprocesoru přibyly další možnosti definice zatížení modelů (momentové zatížení na plochu, dosud možné jen do uzlů a další), byly provedeny změny v materiálových modelech. Importovat lze datové formáty předních CAD firem, lomové chování součástí je možné simulovat i na čtyřstěnech. Autodesk dále například vyřadil z nabídky zastaralé řešiče a pro nelineární úlohy přibyly řešiče nové, byly zrychleny výpočty postprocesoru, výsledky je možné exportovat do renderingového programu Showcase a používat je pro vytváření obzvláště reprezentativních produktových prezentací.

Autodesk Simulus je novým programem pro výpočtové modelování a zároveň patří do kategorie cloudových aplikací.

Autodesk Simulus Simulus je velkým počinem právě končícího léta a jsou na něm podepsáni rovněž vývojáři z děčínské softwarové dílny Autodesku. Ti se postarali například o rozhraní, netradiční ovládání, ale i o další části programu. Program ve verzi Technology Preview 2 je zdarma dostupný rovněž z Autodesk Labs. Jeho forma a způsob představení technické veřejnosti se nápadně podobají tomu, co bylo u programu Inventor Fusion chvíli předtím, než se stal plnohodnotným doplňkem řady programů Autodesku. Pravděpodobně se do konce roku dočkáme další verze a o budoucnosti programu Simulus se mnohé dozvíme ke konci roku na Autodesk University 2012. Úvodní okno Projektu Simulus obsahuje odkazy na Autodesk Exchange, Autodesk 360, dokáže v programu fungovat jako webový prohlížeč a nápověda k programu. Numerické výpočty již nyní probíhají na vzdáleném serveru, vše nasvědčuje tomu, že web a cloud budou pro fungování programu stále významnějšími „spojenci“. V druhé verzi Technology Preview lze řešit uvolněná tělesa i soustavy těles v lineární oblasti. Konkrétně jde o statickou analýzu, modální analýzu, úlohy stability, teplotní a teplotně-napjatostní úlohy. A vypadá to, že těchto pět typů úloh nebude konečný počet. U každé úlohy lze měnit základní nastavení sítě, konvergenci úlohy a například lze vybírat se sedmi typů kontaktů. Simulus má v sobě implementovány obdobné nástroje pro volné modelování, jako jsou v programu Fusion, navíc obsahuje pracovní režim simplifikace a idealizace a v nich dostupné patřičné funkce. V režimu Setup se zadávají okrajové podmínky, zatížení, kontakty. O průběhu výpočtu, komunikaci programu se serverem a dění na serveru je uživatel průběžně informován. Postprocesor stejně jako zbytek programu má v oblasti konečnoprvkvých programů ne-

konformní vzhled i způsob interaktivního ovládání. Líbivost je druhotnou stránkou vedle chronologického a logického uspořádání. Uživatel je při formulaci úlohy intuitivně veden, a dospěje rychle ke spuštění úlohy. Zadání simulace nevyžaduje nikterak hluboké studium metody konečných prvků.

Závěr V tomto textu jsme se věnovali zejména aplikacím pro výpočtové modelování technických objektů zejména v oblasti klasické „strojařské“ mechaniky těles. Stavařské aplikace byly okrajově vzpomenuty a pro programy, jež jsou žhavými novinkami nebo staronovými programy s novými funkcemi v oblasti obecné simulace proudění kapalin či specializované pro posuzování aerodynamiky těles pro program Alias, procesu

Autodesk Simulation mimo jiné obsahuje specializovaný modul pro výpočet únavové životnosti.

Autodesk Simulation Program Autodesk Simulation je velkým konečnoprvkovým systémem firmy Autodesk s dlouhou historií. Vedle lineární a nelineární mechaniky pevných látek umí řešit proudění, magnetismus a například sdružené multifyzikální úlohy. Seznam změn ve verzi 2013 je poměrně dlouhý a není lehké poutavě vyzdvihnout novinky a vylepšení v jednotlivých funkcích pro nezasvěceného čtenáře nebo bez zacházení do teorie MKP. Ve zkrat-

vstřikování plastů (Moldflow) a dalších, zbyla pouze tato zmínka v závěru textu. Pohledem do minulosti a zároveň na několik zde uvedených programů je vidět, jak programová základna firmy Autodesk prodělala obrovskou proměnu. Z firmy ryze „cadovské“ se přerodila ve firmu polytechnickou. A je sympatické sledovat, že čeští programátoři jsou jedněmi z tvůrců výpočetního know-how firmy už více než 15 let. LUBOMÍR W. NOVOTNÝ

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | XIX

SOFTWARE PRO STROJAŘE

SOFTWARE – STROJE – MODELY www.digitovarna.cz/121126 Architektonické modely etc. Trojrozměrné modely měly své místo při prezentaci různých projektů a myšlenek již v dávné historii. Hlavně v posledních desetiletích však nastal rychlý posun v používaných materiálech a technologiích výroby. I dnes, v době 3D výkresové dokumentace a vizualizací, mají své nezastupitelné místo. Slouží jako nástroj komunikace, prezentace i dokumentace a nelze je nikdy zcela nahradit kupříkladu vizualizací.

tanou expozici v informačním centru Středočeského kraje – GATE Galerie v Praze. Vzhledem k tomu, že zadavatel neměl k dispozici žádné podklady od požadovaných objektů (například chrám sv. Barbory v Kutné Hoře, hrad Křivoklát, zámek Kačina, Svatá Hora u Příbrami aj.), zásadním úkolem bylo potřebné podklady zajistit. Následovalo pátrání v Archivu Pražského hradu, Národním památkovém ústavu, u firem, které se zabývaly rekonstrukcemi daných objektů atp. Pátrání se většinou setkávalo se vstřícným přístupem a výsledkem byla sbírka podkladů v různé kvalitě, počínaje skeny a kopiemi starých výkresů a fotografií přes digitálně zpracovanou 2D dokumentaci až po 3D model zpracovaný ve SketchUpu. Výrobní proces přiblížíme na modelu chrámu sv. Barbory v Kutné

3D model v programu SketchUp – Svatá Hora u Příbrami (diplomová práce – Marie Rajdlová)

Sken řezu chrámem sv. Barbory (Archiv Pražského hradu)

Pohled ve formátu DWG (Murus Monumenta-Renovamus, projekce, spol. s r. o.)

Prostřednictvím například architektonického modelu lze celou stavbu vnímat jako celek, dobře se zorientovat v prostoru, dobře jsou patrné tloušky konstrukcí, vzájemná provázanost komponent a jiné důležité věci. Je třeba si uvědomit, že model vzniká na podobných principech jako reálná stavba, proto může sloužit k ověřování postupů, představ a myšlenek, někdy se na modelu přímo projektuje. Developeři a investoři zase jistě ocení příležitost, jak prestižní a zároveň názornou formou

nabídnout stavbu případnému zájemci. Vizualizacemi naprosto nezastupitelné jsou také modely významných historických staveb pro muzea, galerie a jiné expozice.

Hoře, podle požadavku zadavatele zhotoveného v měřítku 1 : 150.

Zpracování v CorelDRAW

XX | MM Průmyslové spektrum | 11 | 2012

Modely historických objektů V listopadu loňského roku byla firma Architektonické modely etc. oslovena odborem památkové péče KÚ Středočeského kraje a požádána o zhotovení šesti architektonických modelů historických objektů pro chys-

Skelet objektu v Rhinu

Softwarový 3D model Před vlastní výrobou fyzického modelu je vytvořen nejprve jeho trojrozměrný softwarový model, který je pro všechny zúčastněné srozumitelný a už při jeho tvorbě jsou odhaleny případné nesrovnalosti, čímž se předejde chybám a kolizím dílů. Pro tento účel se nejlépe osvědčil 3D plošný modelář Rhinoceros

Pracovní sestava – celek

4.0 (v současné době se chystá do prodeje verze 5.0), který je velice univerzální, intuitivní a poměrem cena/výkon pro daný účel naprosto vyhovující. Velkou devízou tohoto programu je jeho důraz na vyrobitelnost modelu a na použitelnost dat v následných konstrukčních či výrobních procesech. Software umožňuje načítat i ukládat desítky formátů, mimo jiné DXF, DWG, DGN, STL, AI, PDF a další. Pomocí zásuvných modulů lze přímo řídit frézky nebo routery, velice atraktivním trendem moderní doby je pak ovládání robotů (manipu-

Vizualizace pro Arciděkanství v Kutné Hoře, vlastníka zapůjčené dokumentace

případně u leteckých snímků, fotografií a skenů srovnat perspektivy a rozměry. Vzhledem k tomu, že v Rhinu často používáme rastrovou dokumentaci jako podkladový obrázek pod vektorovým 2D výkresem, je někdy nutné na fotografiích objektu provést korekce kontrastů a retuše. Pro tuto fázi přípravy se ve firmě Architektonické modely etc. používají grafické programy z balíku CorelDRAW, ve kterých lze snáze sladit rastrové a vektorové podklady. Přesuny 2D dat lze mezi Rhinem a Corelem snadno zrealizovat ve formátech AI, DXF, JPG.

V některých případech je žádaným výsledným produktem i jednoduchá vizualizace, kterou z rozpracovaného pracovního modelu sestavy již není složité v Rhinu vyčistit. K pokročilejším vizualizacím lze využít zásuvné renderovací moduly jako Flamingo nXt nebo V-Ray. Uplatnění modelů v praxi Praxe ukazuje, že fyzické 3D modely měly, mají a budou mít uplatnění nejen v prezentaci architektury, ale i v mnoha dalších oborech. Například na veletrzích mohou na-

Schodiště – původní výkres (Archiv Pražského hradu) a sestava v hotovém modelu

Celkové foto modelu

lace s objekty, pětiosé souvislé frézování, popisování obecných ploch a podobně). K Rhinocerosu (dále „Rhinu“) si lze navíc zdarma stáhnout modul pro nečekaně snadné vizuální programování Grasshopper, který je v posledních letech hvězdou všech konferencí o parametrické a organické architektuře. Tomu všemu však předchází roztřídění a zpracování podkladů pro práci v Rhinu. Podklady je nutno sjednotit do požadovaného měřítka, určit výřez terénu okolo objektu,

hradit mnohdy rozměrné, a tudíž finančně náročné exponáty. Za pomoci pokročilých technologií na nich lze předvést mnoho detailů a konstrukčních prvků, které dříve nebylo možné ukázat. Firma Architektonické modely etc. se proto chce zaměřovat na maximalizaci využití technologických možností strojního vybavení a vlastností používaného softwaru a na pokročilejší vizualizace.

Výroba fyzického modelu Jako další fáze následuje klasická tvorba 3D modelu, přičemž dané měřítko určuje skladbu použitých materiálů (v současné době převážně plexisklo a další plasty) a způsoby přípravy dílů (řezací plotr, 3D CNC frézka Comagrav, řezání laserem, vodním paprskem, 3D tisk, formování a odlévání). Rozpracované skupiny dílů jsou následně rozděleny podle druhu obrábění. Všechny vyrobené díly se pak scházejí k finální montáži a povrchovým úpravám.

PAVEL JEDLIČKA FOTO MODELŮ: AUTOR

2012 | 11 | MM Průmyslové spektrum | XXI