Transcript Úvod a CA technologie

Hodina 1,2
Technická grafika
2.ročník
Požadavky
Úvod do studia
Požadavky
• Sešity (poznámky)
• Klasifikace
– Ústní zkoušení
– Písemné práce
– Práce v hodině
– Výkresy
• Domácí cvičení
• Citace
Autodesk Academia program
• C-agency.cz
• http://autodesk.c-agency.cz/
• Certifikace
– 2D výkresová dokumentace
– 3D modelování
Tematický plán
• 2.ročník
• 3.ročník
CA technologie
S rozvojem průmyslové výroby roste složitost a komplikovanost navrhovaných výrobků. Zde již
není možné improvizovat. Vznikají první CAD aplikace umožňující náhradu rutinní práce
konstruktérů. Je nutné si uvědomit, že cílem těchto aplikací byla především náhrada klasického
kreslení na rýsovací desce efektivnější metodou, umožňující jednoduchou tvorbu a úpravy
výkresové dokumentace
•
CAD (Computer Aided Design)
CAD aplikace obsahují grafické, geometrické, matematické a inženýrské nástroje pro kreslení
plošných výkresů a modelování objektů a dějů reálného světa.
Výhodou počítačového návrhu je jeho těsná návaznost na následné technologické činnosti.
Příkladem mohou být komplikované tvary současných výrobků automobilového a plastikářského
průmyslu. Jejich výroba není možná bez komplikovaných nástrojů vytvořených právě s pomocí
řídících systémů obráběcích strojů úzce provázaných s konstrukčním systémem. Jsou tak
vytvořeny podmínky přímého řízení výroby počítačem, což je všeobecně označováno jako CAM
(Computer Aided Manufacturing)
CA technologie
•
•
•
•
•
•
Kvalitu výrobků a její zpětnou vazbu na předvýrobní etapy zajišťují systémy sledování a podpory
kvality CAQ (Computer Aided Quality).
Výsledek práce konstruktéra však může být stejně dobře použit pro kontrolu mechanických
vlastností budoucího výrobku. Lze takto snížit na minimum vznik problémů vznikajících při
testování a provozu hotových výrobků a zařízení.
Nástroje pro profesní výpočty jsou dnes přímo implementovány do CAD/CAM/CAE aplikací.
Nejznámějším reprezentantem této aplikační oblasti je metoda konečných prvků, označovaná
mezinárodně jako FEM (Finite Element Method).
Ve všedi fázích návrhu virtuálního prototypu vznikají velké objemy dat. Jejich přehledné
uspořádání, sdílení uživateli a snadné použití se stává hlavním cílem při řešení současné
problematiky nasazení informačních technologií ve výrobě. I přes vysoký výkon současné
výpočetní techniky je její samostatné nasazení pro řešení rozsáhlých sestav bez síťového
propojení prakticky nemožné.
Počítače se postupně spojují do firemních a podnikových lokálních sítí LAN (Local Area
Network), které mohou zajistit rychlou výměnu dat o výrobcích a komunikaci s celým světem
díky napojení na světové sítě WAN (Wide Area Network). Systémy zajištující přehlednou a
efektivní správu informací o jednotlivých součástech, sestavách, kontrole a výrobě označujeme
jako PDM (Product Data Management).
Takto rozpracované komplexní systémy CAE (Computer Aided Engineering) využívá
celosvětově řada podniků a firem zabývajících se výrobou s určitým stupněm sériovosti výroby.
Odstraňuje se těžkopádná papírová agenda a rozhoduje rychlost, cena, kvalita a inovace.
Zkratky CA technologií
CAD technologie
•
CAD – Computer Aided Design – Počítačová podpora konstruování
Umožňuje vytvoření geometrie objektů a návrh dalších technologických parametrů. U takto definovaných modelů je
možné provést řadu úprav a zároveň odvodit jejich základní výrobní parametry.
Výhoda:
Těsná návaznost na následné technologické činnosti.
Spojení vytvořených objektů do rozsáhlých sestav a počítačových simulací.
Systém CAD / CAM / CAP
•
CAP – Computer Aided Planing – Počítačová podpora projektování výrobních procesů
•
CAM – Computer Aided Manufacturing – Počítačová podpora výroby
Výhoda:
Odstranění papírové agendy
Urychlení inovace výrobků
Zkušenosti z vlastní výroby se přes počítač vracejí zpět do přípravy výroby  úspora času.
•
CIM – Computer Integrated Manufacturing – Počítačová integrace výroby
Koordinace činnosti všech složek výroby.
•
CAE – Computer Aided Engineering – Počítačová podpora inženýrských prací.
Soubor výpočtových, inženýrských, modelovacích a simulačních prostředků pro návrh parametrů produktů.
PLM – Product Lifecycle Management
• PLM systémy – integrace informačních
technologií do všech činností vedoucích k „
ovládnutí životního cyklu výrobku“.
• Cíl: vytvořit co nejefektivnější model popisující
reálný produkční proces.
• PLM – je obecně určen pro řízení životního
cyklu výrobku, projektu, investičního zařízení,
nebo rozsáhlé dokumentace
PLM – Product Lifecycle Managamnet
PLM – Product Lifecycle Managamnet
PLM – Product Lifecycle Managamnet
• Product Lifecycle Management (PLM, správa životního cyklu
výrobku) je informační platforma, která v sobě zahrnuje technické,
výrobní i marketingové údaje o daném výrobku. Výrobní podnik
potřebuje mít systém řízení výroby (např. ERP), systém řízení vztahů
s dodavateli SCM, systém řízení vztahů se zákazníky CRM, systém
řízení kvality a systém pro plánovitý technický rozvoj a inovace. PLM
tyto systémy sjednocuje a vytváří konsolidovaný soubor informací o
daném výrobku. Platforma PLM pokrývá pět základních oblastí:
• systémový inženýrink,
• správu výrobního portfolia,
• systémy pro vývoj, konstrukci a přípravu výroby produktů (CAD, CAE,
CAM atd.),
• správu výrobních procesů,
• správu dat o výrobku.
Řízení životního cyklu probíhá ve všech jeho fázích, od prvotní
představy, přes jeho definici, vlastní likvidaci, včetně řízení změn a
inovací.
Fáze životního cyklu výrobku
Rozdělení CAD systémů.
•
Computer Aided Design
Přechod na CAD / CAM / CAE systémy
•
I. generace
2D konstrukce
•
II. generace
2D a 3D konstrukce
s parametrizací
•
•
I. generace – malý CAD – jednoduché programy pro tvorbu náčrtů
•
•
•
III. generace
3D parametrická konstrukce
návaznost na CAM a CAE
II. generace – střední CAD – AutoCAD a MicroStation – prostorový modelář a otevřená architektura (možnost
programování aplikací a spolupráce s jinými programy)
Otevřená architektura umožňuje využití vyšších programovacích jazyků pro tvorbu náročných aplikací – VisualLISP,
C++, Microsoft Visual Basic pro aplikace.
III. generace – velký CAD – výkonné systémy, které pracují způsobem model – výkres  vše je nejprve
vymodelováno jako parametrický model, po té následuje kontrola a teprve potom jsou generovány výkresy.
Kreslení je řešeno parametrizací, schopností vytvořit modely z rovnic i rovnice nebo jiné parametrické vztahy z
modelů
Rozdělení CAD systémů.
Parametrický model je matematicky popsán pomocí parametrů. Na modelu jsou definovány
charakteristiky jeho geometrických částí a vzájemné vztahy s jinými součástmi, pokud je
v sestavě. U takto vytvořeného modelu nejsou rozměry
a další charakteristiky určeny konkrétními hodnotami, ale pomocí proměnných, výrazů a rovnic,
které vzájemně spolu souvisí. Po dosazení několika základních konkrétních hodnot dojde
k výpočtu skutečných rozměrů produktu.
CAM / CAD / CAE
Systémy komplexně zvládají předvýrobní etapy, projekce, výpočty pevnostní, tepelné aj.,
většinou pomocí metody konečných prvků, konstrukce, včetně objemového modelování,
preprocessing pro NC zpracování (generace drah nástroje, její optimalizace a vazba na veškeré
úpravy tvaru výrobku, příslušné postprocesory, překladače pro řídící systémy NC strojů).
specializované CAD systémy:
1.
strojírenství - CAM (computer-aided manufacturing) CAE (computer-aided engineering) CAAD (computeraided architectural design)
Alibre design, CATIA, Inventor, NX, Pro/Engineer, Solid Edge, SolidWorks, T-Flex
2.
stavebnictví a architektura - AEC (Architecture-Engineering-Construction), BIM (Building Information
Modeling)
Allplan, ArchiCAD, ArCon, AutoCAD Architecture, Bricscad, Revit Architecture, speedikon
3.
potrubní systémy a technické zařízení budov
Allplan, Allklima, AutoCAD MEP, AutoCAD Plant 3D,
4.
liniové a dopravní stavby
AutoCAD Civil 3D, InRoad, InRail, RoadPAC
5.
správa nemovitostí - FM (Facility Management)
Allfa, Topobase
6.
elektrotechnika - PCB (printed circuit boards), EDA (Electronic design automation)
OrCAD, ProfiCAD, Racal/Redac, EAGLE
7.
územní plánování a geografie - GIS (geographic information systems)
Arcinfo, AutoCAD Map 3D, Mapinfo, Allplan
Praktické ukázky výstupů grafických systémů
ukázka systému PDMS
Reaktor a parogenerátory
HVB - betonové konstrukce + technologie
HVB - betonové konstrukce + technologie
Rozdíl rastrová a vektorová grafika
•
Bitmapová (rastrová) grafika definuje grafické prvky
popisem barev jednotlivých bodů určité mřížky. Plně tak
vyhovuje pro zobrazení obrázků a fotografií.
•
Typy souborů: gif, tif, jpg, png, bmp.
•
Její nevýhody jsou problémy s kvalitou zobrazení, datovou
velikostí a omezenou možností zvětšování těchto prvků.
•
Velikost rozlišení se udává v dpi = množství bodů na jeden
palec.
Dots per inch (DPI) je údaj určující, kolik obrazových bodů
(pixelů) se vejde do délky jednoho palce. Jeden palec, anglicky
inch, je 2,54 cm. Někdy se také užívá zkratky PPI čili pixels per
inch, pixely na palec.
Příklad:
Fotografie je pořízena 1 Mpx digitálním fotoaparátem. Obrázek,
který má 1280 bodů (pixelů) na šířku a 960 bodů (pixelů) na
výšku, chceme vytisknout na tiskárně s rozlišením 300 DPI. Potom
bude vytištěný obrázek široký
1280/300 = 4,27 in (10,84 cm)
a vysoký
960/300 = 3,20 in (8,13 cm)
•
Práci s bitovou grafikou na PC umožňují například
programy PaintBrush, Adobe PhotoShop, Corel a další.
Vektorová grafika
• Základní stavební prvek vektorové
grafiky je vektor, čára definovaná v
kartézském souřadném systému
směrovým vektorem. Vektorová
grafika se skládá z prvků jako jsou
přímky, kružnice, oblouky a plochy.
Mohou být jednoduše zvětšovány,
zmenšovány a pootáčeny, jejich
propočet je však náročnější než
propočet rastrových kreseb.
Vytváření vektorové grafiky je
většinou možné pouze pomocí
speciálních počítačových programů
(Autocad, Cadkey, Invertor, Solid
works, PDMS, atd.)
CLIL
• Content and Language Integrated Learning
– Integrovaná výuka jazyků s nejazykovými
předměty