Projektowanie wspomagane komputerowo (CAD) całkowicie zmieniło proces produkcji. W rzeczywistości, CAD i komputerowe sterowanie numeryczne (CNC) to dwie technologie odpowiedzialne za rewolucję w większości produkowanych towarów, którą obserwowaliśmy w ostatnich latach. Dobrą wiadomością jest to, że CAD nadal ewoluuje, co oznacza, że w przygotowaniu jest wiele innowacji, które ułatwią ten proces.
Znaczenie komputerów w procesie projektowania i produkcji jest nie do przecenienia. W rzeczywistości nawet procesy takie jak odlewanie, które były stosowane od czasów starożytnych, są poddawane przeglądowi, ponieważ narzędzia wspomagane komputerowo są wprowadzane do rurociągu. Jednym z największych problemów w procesie produkcji jest faza testowania. Istnieje wiele maszyn, które muszą zostać zbudowane, zanim będzie można je przetestować. Jednak wiele testów, które użytkownicy chcieliby przeprowadzić, spowodowałoby uszkodzenie lub zniszczenie maszyny. To sprawia, że niezbędne jest wprowadzanie innowacji w obszarach takich jak cyfrowe bliźniaki.
Znaczenie CAD w nowoczesnym procesie produkcyjnym
CAD umożliwił precyzyjną kontrolę i symulację niemal każdej części procesu produkcyjnego. Możemy teraz sprawdzić, jakie będą wyniki naszych działań podczas produkcji. Zamiast frezować kawałek metalu w świecie rzeczywistym, możemy to zrobić w CAD, aby sprawdzić, czy zrobiliśmy to poprawnie. Mamy również cyfrowych bliźniaków w tym procesie, aby upewnić się, że wszystko działa tak, jak powinno. Co więcej, oprogramowanie CAD oznacza, że możemy teraz zoptymalizować sposób, w jaki organizujemy naszą halę produkcyjną, aby uzyskać jak największą przepustowość. Projektowanie to tylko jeden z wielu obszarów zrewolucjonizowanych przez CAD. CAD zapewnia możliwość testowania tych rozwiązań na komputerze, przyspieszając proces produkcji. Doprowadziło to również do milionów dolarów oszczędności.
Druk 3D i technologie skanowania
Cyfrowe bliźniaki są ulepszane dzięki nowym innowacjom w druku 3D i skanowaniu. Są to dwie z wielu innowacji napędzających cyfrową transformację w świecie produkcji. Druk 3D, zwany produkcją addytywną, to zasadniczo tworzenie części warstwa po warstwie za pomocą lasera. Technologia ta okazała się rewolucyjna w produkcji części do szybkiego prototypowania.
Pojawiło się jednak wiele innowacji w druku 3D części metalowych, co oznacza, że obecnie widzimy te części w rzeczywistych zastosowaniach. W rzeczywistości druk 3D jest coraz częściej wykorzystywany w przemyśle lotniczym. Skanowanie 3D robi coś zupełnie odwrotnego. Użytkownicy pobierają gotową część lub maszynę i tworzą jej cyfrową kopię. Jest to przydatna technologia dla maszyn, które nie są już produkowane. Możesz tworzyć części do naprawy zepsutej maszyny, do której nie możesz już dostać żadnych części. Jest to również przydatne do tworzenia cyfrowego bliźniaka bez konieczności korzystania z modelera parametrycznego, często spotykanego w większości programów CAD.
Wartość cyfrowych bliźniaków w produkcji
Skanowanie 3D sprawiło, że tworzenie cyfrowych bliźniaków stało się realne w niemal każdym scenariuszu produkcyjnym. Możesz myśleć o cyfrowym bliźniaku jako o wirtualnej reprezentacji wykonanego obiektu. Może to być na przykład cyfrowy model silnika odrzutowego. Podobnie jak prawdziwy silnik, możesz go uruchomić i symulować jego działanie. Możesz zobaczyć, jak przepływa powietrze i jaka jest jego wydajność. Możesz także użyć analizy elementów skończonych, aby zobaczyć, jak cykle użytkowania degradują jego materiały. Użytkownicy mogą również stworzyć wizualnego bliźniaka, który przechodzi przez cykl życia każdej maszyny. Każda aktualizacja i iteracja mogą mieć swojego cyfrowego bliźniaka. Możesz tego użyć, aby zobaczyć, jak pewne rzeczy wpływają na rzeczywiste użytkowanie tej maszyny. Oprogramowanie CAD integruje obecnie te i wiele innych funkcji.
Korelacja cyfrowego bliźniaka ze światem rzeczywistym
Jednym z największych problemów z cyfrowymi bliźniakami jest skorelowanie ich ze światem rzeczywistym. Cyfrowy bliźniak jest bezużyteczny, jeśli nie działa tak samo jak w świecie rzeczywistym. Dlatego też firmy muszą przejść przez model i dostroić go tak, aby działał w taki sam sposób, jak wersja rzeczywista. Może to również oznaczać testowanie i dostosowywanie różnych algorytmów symulacji. Tak czy inaczej, korelacja cyfrowego bliźniaka pozwala zaufać wynikom uzyskanym z uruchomienia określonych symulacji na cyfrowym bliźniaku.
Przyszłe innowacje w CAD, rzeczywistość rozszerzona (AR)
W przyszłości oprogramowanie CAD będzie wykorzystywać rzeczywistość rozszerzoną do ulepszania cyfrowych bliźniaków. Te narzędzia i technologie okazały się przydatne dla wielu firm. Zamiast pracować z nowym modelem na komputerze, rzeczywistość rozszerzona pozwala na jego projekcję w świecie rzeczywistym. Następnie możesz manipulować tym modelem 3D za pomocą różnych gestów. Wraz z rozwojem technologii coraz więcej firm będzie wykorzystywać tę metodę do projektowania i testowania produktów, zanim jeszcze przejdą one do etapu produkcji.
Potrzeba dokładniejszego modelowania i symulacji
Problem z oprogramowaniem CAD polega na tym, że użytkownicy nigdy nie wiedzą, jak coś będzie działać w prawdziwym świecie, dopóki nie zostanie faktycznie zbudowane i przetestowane. Staje się to jeszcze ważniejsze, gdy polegamy na dokładnych modelach. Model matematyczny, który nie jest całkowicie dokładny, może powodować problemy podczas produkcji. Firmy inwestują również w dokładniejsze rozwiązania do modelowania, aby cyfrowe bliźniaki były bardziej użyteczne i odpowiednie dla obecnego paradygmatu produkcji.
Produkcja przechodzi szybką transformację cyfrową. W przyszłości dokładniejsze narzędzia do modelowania i symulacji doprowadzą do tego, że transformacja cyfrowa stanie się bardziej powszechna. Pojawi się wiele dokładniejszych cyfrowych bliźniaków, które pozwolą firmom testować, projektować i iterować szybciej, niż kiedykolwiek wydawało się to możliwe.
Anna Liza Montenegro, Microsol Resources
