20 października 2017


W październikowym numerze Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich rozpoczęliśmy cykl artykułów na temat technicznych aspektów zastosowania systemu CATIA V6. Dziś – kolejny odcinek, który ma odpowiedzieć na pytanie: co nowego oferuje V6 w zakresie modelowania powierzchniowego?

Andrzej Wełyczko

Określenie „co nowego” powinno być tu rozumiane jako porównanie z tym, co jest dostępne na poziomie V5. I tu trzeba podkreślić, że zakres prac projektowych, które mogą być wspomagane w środowisku V6 nie uległ zasadniczej zmianie. CATIA zawsze była i pewnie będzie systemem, który kompleksowo wspomaga proces projektowania, a nie tylko wybrane obszary zastosowań. Dlatego w rodzinie Shape Design znajdziemy grupy różnych produktów dedykowanych dla różnych zastosowań (użytkowników): projekt koncepcyjny (Imagine), projekt szczegółowy (Design for Engineering) i przygotowanie do wytwarzania (Design for Manufacturing).
Picture-01_sModelowanie powierzchniowe może być (i jest) z powodzeniem stosowane w wielu dziedzinach. Ja skupię się na branży motoryzacyjnej, bo to właśnie tu zalety modelowania powierzchniowego są szczególnie użyteczne. Trzeba też zauważyć, że wszystko to, co pojawia się w systemach CAD „na życzenie” lub jako oferta dla branży motoryzacyjnej jest dostępne (prawda, że czasem z pewnym opóźnieniem) także dla innych sektorów przemysłu.
Każdy z obszarów modelowania powierzchniowego ma swoją specyfikę, która musi być uwzględniona przez wspomagające projektowanie środowisko CAD. I tak w początkowej fazie procesu powstawania modelu powierzchniowego, czyli wtedy, kiedy projekt z koncepcji rozwija się w kierunku precyzyjnej definicji stylizacyjnej istotna jest możliwość integracji szkiców odręcznych (2D) ze środowiskiem 3D oraz swoboda modelowania uwzględniająca spełnienie wymagań estetycznych i aerodynamicznych. Na tym etapie użytkownik pracuje w środowisku CATIA FreeStyle, CATIA Imagine & Shape lub CATIA ICEM Shape Design. Każde z tych środowisk (pomimo różnych modeli matematycznych, które definiują model powierzchniowy) jest przykładem zastosowania technik modelowania bezpośredniego (direct modeling). Z punktu widzenia użytkownika istotne jest to, że format zapisu danych modelu powierzchniowego, wykonanego w dowolnym z tych środowisk, jest identyczny. Wniosek jest oczywisty: nie ma konieczności konwersji danych po zmianie środowiska pracy. Na przykład, model wykonany w środowisku Imagine & Shape może być bez żadnych ograniczeń i procedur przygotowawczych „uszczegółowiony” w środowisku ICEM Shape Design. I to jest istotna różnica pomiędzy V5 a V6, bo dopiero w V6 kupiony kilka lat temu ICEM jest integralną częścią rodziny CATIA Shape.
rys2_sOczywiście nie zawsze proces projektowy zawiera wszystkie etapy, pokazane na rysunku 2, ale istotne jest to, że każdy proces definiowania modelu powierzchniowego może być wspomagany w systemie V6. Przecież nie w każdym przypadku jest niezbędny model koncepcyjny (Imagine & Shape), a potem stylizacyjny (ICEM Shape lub Freestyle). Zawsze jednak jest niezbędne zapewnienie funkcji i technologiczności projektowanego wyrobu. Dlatego po fazie stylizacji następuje etap projektowania szczegółowego, w którym (podobnie jak w V5) podstawowym środowiskiem pracy jest Generative Shape Design (GSD). Nie muszę chyba dodawać, że GSD jest klasycznym przykładem zastosowania modelowania parametrycznego. Funkcjonalność tego środowiska można poszerzyć (podobnie jak w V5) o różne metody globalnej deformacji modelu powierzchniowego (Generative Shape Optimzer i/lub Realistic Shape Optimizer), a także w zakresie przygotowania modelu powierzchniowego do produkcji (tu definiowanie punktów zgrzewania karoserii w środowisku Body In White Fastening). Nowością w zakresie parametrycznego modelowania powierzchni jest w systemie V6 środowisko Functional Shape Design (FSE). I to jest główny temat tego artykułu.
Począwszy od wersji V6R2011 CATIA oferuje możliwość definiowania modelu powierzchniowego w oparciu o cechy funkcjonalne. Jak jest różnica pomiędzy „klasycznymi” (geometrycznymi) cechami konstrukcyjnymi dostępnymi w środowisku GSD, a cechami funkcjonalnymi środowiska FSE? Przez analogię do modelowania bryłowego można powiedzieć, że taka, jak pomiędzy Part Design i Functional Molded Part (patrz: Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie 12-2009, 1/2-2010 oraz 3-2010). Cechy konstrukcyjne (tak ja tłumaczę wyrażenie design features) są podstawowymi komponentami, z których budujemy przestrzenny model w środowisku parametrycznym. Tak jak z klocków Lego dziecko buduje domek czy samochodzik, tak konstruktor buduje model powierzchniowy za pomocą różnych cech konstrukcyjnych: powierzchnie teoretyczne, powierzchnie przycięte, powierzchnie przejścia, wypełnienia, zaokrąglenia krawędzi, itd. Definicja tak rozumianych cech konstrukcyjnych zawiera jedynie specyfikację geometryczną i nie określa w żaden sposób funkcji tych cech w modelu powierzchniowym projektowanej części. Przecież coś, co dla konstruktora jest przetłoczeniem lub kołnierzem jest w „klasycznym” systemie CAD tylko geometrią, niczym więcej! Można powiedzieć, że funkcja „pozostaje” w głowie konstruktora, a w systemie CAD jest realizowana jedna z możliwych interpretacji geometrycznych tej właśnie funkcji.