6 nuove tecnologie CAD (e quando usarle)

Quando ho iniziato a studiare ingegneria, il termine CAD significava “disegno assistito da computer.” Poco dopo, con la diffusione dei modellatori 3D, il termine divenne colloquialmente progettazione assistita da computer. Ora, nel 2023, sono convinto che siamo arrivati all'era della vera ingegneria assistita da computer, o CAE.

Perché siamo nell'era del CAE?

We’re seeing the integration of many technologies that elevate 3D modeling tools, transforming them from a convenience to a design assistant that participates in our product-development process.

Stiamo assistendo all'integrazione di molte tecnologie che elevano gli strumenti di modellazione 3D, trasformandoli da strumento a un assistente di progettazione che partecipa al nostro processo di sviluppo del prodotto.

Questa idea amplia il lavoro pionieristico di Andreas Vlahinos sulla fabbricazione additiva (AM). L'ingegneria è diversa dal design in quanto applica la matematica e un corpo basato su una teoria meccanica per lo sviluppo di nuovi prodotti.

Vediamo sei tecnologie CAD 3D nuove ed emergenti (e quando usarle):

1. Ottimizzazione topologica e generative design: Questi strumenti rappresentano l'applicazione dell'intelligenza artificiale (AI) e dell'apprendimento automatico (ML) al processo di progettazione. Con l'ottimizzazione topologica è possibile trovare un'unica soluzione per un problema di ingegneria. Il Generative Design invece genera numerose possibilità potenziali all'inizio del ciclo di progettazione.
2. Additive manufacturing: Strettamente correlata alla stampa 3D, la produzione additiva aiuta a produrre pezzi più leggeri, con una geometria più complessa e un minor numero di componenti, rispetto a quanto possibile con le tradizionali tecniche di produzione sottrattiva.
3. Simulazione in tempo reale: Con la simulazione in tempo reale, gli ingegneri possono eseguire analisi strutturali, termiche, modali e di flusso dei fluidi sui modelli. I risultati si aggiornano direttamente nella geometria nel sistema CAD mentre i progetti sono in corso, fornendo un feedback immediato su come le modifiche influiranno sul modello.
4. Definizione basata sul modello (MBD): La Model Based Definition, o MBD, è un modello 3D annotato che contiene tutte le informazioni necessarie per fabbricare e ispezionare un prodotto. In MBD, le dimensioni, le tolleranze, le note, i simboli, le finiture superficiali e altre informazioni che definiscono i componenti e i prodotti vengono acquisite nel modello, a differenza di un tradizionale disegno 2D. Invece di condividere un disegno, si può condividere il modello, nel suo formato nativo o in un formato STEP neutro. Questo è il modo per iniziare a diventare un'azienda basata sui modelli.
5. Modellazione comportamentale: Gli studi di fattibilità e di ottimizzazione ci permettono di costruire il nostro intento progettuale in modelli. Possiamo variare qualsiasi dimensione o parametro all'interno di un intervallo specificato per soddisfare i vincoli di progettazione e minimizzare o massimizzare un'altra misura, come la massa.
6. Design ergonomico: La progettazione ergonomica sta diventando sempre più importante per i progettisti e gli ingegneri di prodotto. Perché? Proprio come gli esseri umani non hanno un'unica forma o dimensione, anche la forma, l'adattamento o la funzione non dovrebbero essere uguali. Grazie alle nuove feature di Creo 9, è possibile tenere conto dell'unicità degli utilizzatori, durante la progettazione dei prodotti. I progetti ergonomici mettono il cliente al centro del processo di progettazione.

Come utilizzare le tecnologie emergenti nel vostro progetto di design

Cosa succede quando si combinano queste tecnologie emergenti? Immaginate di iniziare un nuovo progetto di design. Il flusso di lavoro potrebbe essere il seguente:

1. Si sviluppano i requisiti di progetto per l'involucro, i volumi di ingresso/uscita, le condizioni al contorno in cui il prodotto si interfaccia con altri componenti e i casi di carico.
2. In base ai requisiti, si sviluppa un modello Multibody per definire la geometria di partenza (inviluppo iniziale), la geometria conservata (volumi che devono essere mantenuti), la geometria esclusa (volumi che devono essere evitati) e i corpi non designati (geometria che facilita la creazione di condizioni al contorno e casi di carico).
3. Sviluppate studi di ottimizzazione topologica e/o di progettazione generativa per consentire a Creo di formulare potenziali soluzioni.
   • L'ottimizzazione della topologia aiuta a trovare la soluzione migliore, in base a qualsiasi criterio e metodo di produzione (lavorazione CNC, stampaggio a iniezione/fusione o produzione additiva) specificato.
   • Gli studi di generative design vengono eseguiti nel cloud sfruttando la tecnologia Atlas SaaS. Lo studio produce numerose potenziali alternative di progettazione, molte delle quali probabilmente non sarebbero state concepite dal vostro team. Si applicano i metodi di Pareto per ridurre i risultati e selezionare il modello da cui partire.
4. Si imposta una simulazione in tempo reale per vedere come cambiano le misure di analisi critiche man mano che si perfeziona il progetto.
5. Avviate una sessione di esplorazione del design incentrata sul design ergonomico, in modo da potervi orientare verso alternative di design che si adattino meglio al cliente a cui vi rivolgete.
6. Si affina il progetto utilizzando le caratteristiche del reticolo per ridurre la massa dei componenti che saranno prodotti con la fabbricazione additiva. Le dimensioni delle caratteristiche del reticolo possono essere utilizzate come parametri di progettazione negli studi di fattibilità e ottimizzazione.

In questo flusso di lavoro, il pacchetto CAD ha svolto la maggior parte del lavoro pesante durante tutto il processo di progettazione, dall'idea alla progettazione dettagliata. La simulazione e l'ottimizzazione vengono eseguite parallelamente, ma in modo integrato, al lavoro di progettazione, anziché alla fine del processo.

Tecnologie emergenti in Creo 9

Gli strumenti CAD si sono evoluti, passando dal semplice esecutore delle nostre istruzioni per facilitare la creazione della geometria a un assistente di progettazione quasi indipendente. È un momento entusiasmante per lo sviluppo dei prodotti.

Conoscete tutte queste tecnologie emergenti? Qualcuna di esse potrebbe essere utile al vostro processo di progettazione?

Creo 9 introduce un'ampia gamma di miglioramenti, guidati dai clienti, che contribuiscono a rendere ogni giorno più produttivo. Questi includono nuovi strumenti per la gestione, la manipolazione e la comprensione dei modelli CAD, nonché miglioramenti alle funzionalità di progettazione per l'ergonomia, definizione basata su modelli (MBD), simulazione, progettazione generativa e produzione additiva e sottrattiva. Ulteriori informazioni su Creo 9 sono disponibili qui.