Solid Edge 创成式设计:再一次颠覆传统的CAD设计

发表于 2017-8-7 14:05:29 显示全部楼层 1 3846

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CAD(ComputerAided Design,计算机辅助设计)发展到今天已经大约有半个世纪了,大约整整两代人的时间。从辅助制图到辅助设计,从两维到三维,CAD技术的发展有目共睹。自从十年前,西门子公司发布了同步设计技术,颠覆了传统特征建模后,最近十年好像没有什么突破。然而,今天,Solid Edge的创成式设计再一次颠覆了我的认知,必将改变这个世界的所有产品。

就在不久前,一台叫做AlphaGo的计算机战胜了人类最顶尖的围棋选手,从此在完全信息博弈的领域,人类彻底认输。然而在工业设计领域,还没有那台计算机能够挑战人类。但是,这一天终将到来。

如果让你分辨一台机器和一个生物体,你能否区分?应该说,这不是很难。因为机器是设计师设计出来的,包含了无数的加工特征: 平面、弧面、孔、倒角。而生物体是生命,经历了无数个世代的进化,你甚至很难在人体上找到一个平面。

那么,那一个才是合理的,机器,还是生物体?

生命经过了几十亿的进化,其每个构件都进化到极致。比如人的小腿骨,起着支撑整个人体的作用,相信没有一寸是多余的。想一想,那一个人类工程师能够设计出这样的部件?

微信图片_20170807135550.jpg

然而机器也有它的优势,它可以利用更新、更纯的材料,从青铜、铁器、钢、钛合金到碳纤维。这些材料是生命无法进化出来,也是血肉之躯无法比拟的。人类跑步的极限速度约为 10米每秒,而我们坐上动车,速度可以高达100米每秒。

如果能把生命的进化优势和机器的材料优势想结合,想一想会有什么样的惊人突破?

答案可能就在Solid Edge的创成式设计。

废话不多说,我们来看一个例子。

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它是一个支架,支架中间会有一个物体,支架需要把它紧紧地夹住,上面的孔与其它零件相连,不允许改变。下面的螺纹孔起固定作用,不允许改变。假设这个零件会被送上太空,每千克的发射成本高达10万元人民币。那么它的外形应该是什么样的?

用传统的设计方法,不可能得到最优的结果。就像人类的小腿骨不可能用任何一种传统CAD设计出来。使用Solid Edge的创成式设计得出的结果是这样的。

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可以看出,该设计保留了所有的功能表面,比如定位孔、负载面。但在自由外形的地方,没有一处是平面。采用了完全的流线型。可以把材料的使用量降到最低,同时保留了力学上的强度安全系数。

那么它是如何实现的呢?

微信图片_20170807135635.jpg

在Solid Edge的创成式设计中,用户可以为零件制定负载,例如力、压力或扭矩。然后指定与周围零件有装配关系的面,不允许改变。再指定固定的面。就完成了约束条件的设定。

用户还可以指定研究精度、希望减少的目标质量和安全系数。

QQ截图20170807135655.jpg

如果要求的安全系数高,要求质量减少幅度又太大,可能无法获得有效的结果。

QQ截图20170807135712.jpg

然后Solid Edge就进行多次迭代运算(类似生命体的逐代进化),产生最终的优化结果。在优化结果中还能显示应力的分布情况。

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SolidEdge的创成式设计将CAD设计和CAE分析无缝集成在一起,达到近乎完美的结果。

有人或许这样的疑问。为什么是今年,2017年, Solid Edge才引进创成式设计?实际上,这和两个因素有关。一个是计算机技术的发展,包括计算机的的计算速度、设计概念的创新。

另外一个就是加工技术。在以前,加工零件采用切削加工,普通机床的车铣刨磨无法加工出有复杂曲面的零件。对于上述的支架来说,实际上是中空的(见下图),机床更加无法加工。

微信图片_20170807135723.jpg

但是,现在已经有了增材制造,比如三维打印。在Solid Edge中直接可以在线打印零件。解决了能设计不能制造的问题。

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那么,在Solid Edge中需要进行创成式设计,还需要什么条件吗?你需要在Solid Edge经典版基础上购买一个创成设计的模块(SE395F),价格大约相当于一套Solid Edge白金版的价格,整个公司就都能使用创成式设计了。

想一想,生物进化与CAD设计结合,会有什么样的可能?答案可能就在Solid Edge创成式设计。

来源:SolidEdge联盟
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