Thách thức
Giáo sư đại học và nhà thiết kế công nghiệp Marco Antonelli cần một công cụ thiết kế mạnh mẽ để phát triển một chiếc xe đạp tay sáng tạo phù hợp với nhiều loại cơ thể và mức độ khuyết tật khác nhau.
Nhập Creo
Creo, nền tảng thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) của PTC và là một trong những nền tảng được sử dụng nhiều nhất trên thế giới, đã được sử dụng để thiết kế chiếc xe đạp tay. Điều này cho phép chúng tôi có được kết quả mà nếu không sẽ không thể với phần mềm có sẵn khác.
"Lợi thế lớn mà Creo cung cấp cho các nhà thiết kế không nằm ở các tính năng của nó, mặc dù những tính năng này rất ấn tượng, mà là nó cung cấp một môi trường hài hòa, hay đúng hơn là bao gồm một tập hợp các mô-đun không chỉ làm cho nó hoàn thiện về mặt chức năng mà còn được tích hợp hoàn hảo với nhau từ góc độ dữ liệu. Điều này rất quan trọng bởi vì, không giống như các hệ thống CAD khác hiện có trên thị trường, tất cả thông tin dự án đều có sẵn ngay lập tức giúp tránh, ví dụ như nếu bạn cần mô phỏng mô-đun, chuyển đổi định dạng mô-đun hoặc nhập tệp chiếm nhiều thời gian với việc mất thông tin không thể tránh khỏi ".
Với Creo, quá trình thiết kế được tích hợp hoàn hảo với mô phỏng, nhờ sự sẵn có của Creo Simulation Live được cung cấp bởi ANSYS, một môi trường mô phỏng thời gian thực hoàn chỉnh, không chỉ dễ phát triển mà còn có khung thời gian ngắn hơn đáng kể.
Antonelli, người cũng tập trung vào một tính năng chính khác: "Mô phỏng được thực hiện rất nhanh và trên hết, với việc sử dụng tài nguyên máy tính và bộ nhớ thấp hơn đáng kể so với yêu cầu của các hệ thống CAD khác, mà tôi đã thử nghiệm trong các dự án trước đây, với độ tin cậy tính toán cao," Antonelli, người cũng tập trung vào một tính năng chính khác: khả năng mở rộng hồi tố, cho phép bạn duy trì khả năng tương thích hoàn toàn với các tệp được tạo bằng các phiên bản Creo trước mà không mất thông tin.
Ngay cả hệ thống quản lý phác thảo, điểm khởi đầu của thiết kế, cũng hiệu quả và nhanh chóng, và giống như mô phỏng, chỉ yêu cầu một cam kết hạn chế về tài nguyên. Điều này giúp bạn có thể hoạt động hiệu quả mà không nhất thiết phải đầu tư vào các nền tảng phần cứng hiệu suất cao.
Mô hình hóa và mô phỏng: Hai trụ cột chính
Độ tin cậy, mô hình hóa đơn giản và khả năng mô phỏng mạnh mẽ. Nhưng đó không phải là tất cả "khả năng của Creo khiến nó có thể biến sự đổi mới trở thành một phần không thể thiếu trong quá trình thiết kế", Antonelli tiếp tục, nói thêm: "mọi thứ bắt đầu từ mô hình hóa, và điểm khởi đầu trước khi thực hiện mô phỏng cấu trúc, là mô hình bắt nguồn từ kinh nghiệm của nhà thiết kế."
Vì vậy, quá trình thiết kế chứng kiến một loạt các kết quả được xử lý theo vòng lặp tuần hoàn từng bước, với đầu vào tiếp theo của các thay đổi khi cần thiết. Tuy nhiên, thông thường, những thay đổi được thực hiện tạo ra xung đột về các tính năng phụ, từ đó tạo ra lỗi: đây là nơi một hệ thống thiết kế phải chứng minh độ tin cậy kết quả tối đa.
"Creo là một hệ thống rất mạnh mẽ có các công cụ chẩn đoán kịp thời và đáng tin cậy để giải quyết mọi xung đột và do đó, xây dựng lại các ràng buộc một cách chính xác. Điều này không giống như các hệ thống khác mà tôi đã thử nghiệm trong quá khứ, thường tạo ra kết quả dương tính giả và / hoặc âm tính giả. Điều này chưa bao giờ xảy ra trong suốt hàng nghìn giờ tôi đã dành cho Creo, ngay cả khi tôi bắt đầu sử dụng nó cách đây 15 năm để phát triển các sản phẩm cho lĩnh vực quốc phòng ," Antonelli nhấn mạnh.
Một hạt nhân đá granit cho sự ổn định và khả năng tương tác
Hạt nhân mô hình hóa của Creo, Granite, đặc biệt hiệu quả, nhanh chóng và hiệu quả, và không giống như các hạt nhân khác, là một giải pháp duy nhất, chuyên dụng, có nghĩa là nó không được chia sẻ với khách hàng bên thứ ba như trường hợp của các hạt nhân sản phẩm khác. Antonelli nói: "Đây chắc chắn là một lợi thế lớn, đặc biệt là về mặt tối ưu hóa và tích hợp với các mô-đun khác mà Creo sử dụng. " "Là một người dùng, tôi thực sự đánh giá cao công việc tích hợp xuất sắc mà PTC đang làm với ANSYS, điều này đã dẫn đến một số hệ thống mô phỏng tuyệt vời. Ở Creo, cảm giác là làm việc với sự minh bạch hoàn toàn, luôn ở trong cùng một môi trường làm việc: mọi thứ đều hoàn toàn tuyến tính, không có bất kỳ trục trặc nào khi nhập dữ liệu hoặc trong khả năng hiển thị của các mô-đun CAE, CAM hoặc mô phỏng khác.
Một điểm quan trọng là với Creo, bạn có thể truy cập tất cả các giai đoạn của dự án trong khi luôn ở trong cùng một môi trường. Antonelli lưu ý: "Nhiều nhà cung cấp tuyên bố có các mô-đun trong nền tảng của họ, nhưng thường thì đây là những sản phẩm của bên thứ ba, than ôi, được tích hợp kém. " cá nhân tôi, với Creo, tôi chưa bao giờ cảm thấy như mình đang truy cập các công cụ bên ngoài, chẳng hạn như Creo Simulation Live, một công cụ mà theo như tôi quan tâm, không chỉ thuận tiện và hiệu quả do tích hợp hoàn hảo mà còn đáng tin cậy và nhanh chóng, đôi khi có thể trả về một số kết quả mô phỏng nhất định chỉ trong vòng vài giây.
Các mắt lưới chính xác nhờ phương pháp đa thức và chia sẻ an toàn thông qua Thực tế tăng cường (AR)
Trong các giai đoạn thiết kế khác nhau, việc các nhà thiết kế phải lãng phí nhiều giờ để chia lưới các bề mặt phức tạp là điều khá phổ biến, cũng như đơn giản hóa để có thể thực hiện mô phỏng trong thời gian hợp lý.
Tuy nhiên, việc đơn giản hóa một hình dạng thường có thể dẫn đến các biến thể có thể dẫn đến sai lệch vài điểm phần trăm so với mô hình cuối cùng thực sự vào cuối dự án. "Tôi chưa bao giờ gặp vấn đề này kể từ khi tôi bắt đầu sử dụng Creo", nhấn mạnh Antonelli. "Một trong những điểm mạnh của Creo là phương pháp đa thức: thay vì xấp xỉ tuyến tính, có thể thực hiện các mô phỏng đa thức lên đến mức độ thứ chín và điều này, từ góc độ toán học, dẫn đến mức độ hội tụ cao hơn nhiều, với lợi ích đáng kể về độ chính xác của lưới và cả trong thời gian xử lý." Đây là một tính năng cực kỳ quan trọng, đặc biệt là trong bối cảnh nhu cầu ngày nay là giảm thời gian đưa sản phẩm ra thị trường, điều mà ngay cả các nhà thiết kế cũng phải thích ứng.
Cuối cùng, khi làm việc với Creo, có thể xuất bản trải nghiệm của một đối tượng trong Thực tế tăng cường bằng cách gửi email cho người nhận, một lợi ích vô giá khác về sự đơn giản, chia sẻ an toàn và tiết kiệm thời gian. "Thông qua email, người nhận có thể mở đối tượng và xem nó một cách liền mạch với thực tế tăng cường, như thể họ có Creo và chính đối tượng. Không cần gửi dữ liệu nhạy cảm hoặc JPG hoặc PDF, cũng có thể được sử dụng để thiết kế ngược" và người nhận chỉ cần một máy tính bảng hoặc điện thoại thông minh để khám phá mô hình. Nói tóm lại, ngay cả việc chia sẻ các đối tượng cũng đơn giản và ngay lập tức và, không giống như thường xảy ra khi phổ biến thông tin dự án, nó cho phép bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ của nhà thiết kế.
Một đối tượng của kiểu dáng công nghiệp tinh tế
Cấu trúc của chiếc xe tay do Antonelli thiết kế về cơ bản bao gồm các thành phần chính giống nhau - khung và phuộc - đặc trưng cho chiếc xe đạp tay đua cổ điển. Tuy nhiên, nó bao gồm một số đổi mới liên quan đến một loạt các thách thức không dễ dàng.
Ngay cả khi dự án không thể nói là kết thúc, nguyên mẫu đầu tiên hiện đang được sản xuất. Đối tác trong sáng kiến này là công ty CRM Compositi của Livornese chuyên tạo ra các cấu trúc carbon nguyên khối và có các kỹ năng và khả năng kỹ thuật cần thiết cần thiết trong lĩnh vực vật liệu composite.
Antonelli giải thích: "Làm cho khung nhẹ hơn trong khi vẫn duy trì các đặc điểm cấu trúc của nó là rất khó. " "CRM đã cung cấp một hệ thống độc đáo để sản xuất các cấu trúc nguyên khối được bẩm sinh hoàn toàn bằng carbon cho việc này."
Các đường gân tích hợp làm cho cấu trúc khung nhẹ hơn nhiều và đồng thời mạnh mẽ hơn, đảm bảo độ tin cậy đầy đủ vì chúng còn nguyên khối. Ban đầu được phát triển cho các ứng dụng quân sự, đây là công nghệ hiện đang được sử dụng lần đầu tiên trong môi trường dân sự với thiết kế của chiếc xe máy tay này.
Một giai đoạn rất quan trọng khác của dự án liên quan đến phuộc, tích hợp các thành phần truyền chuyển động tiêu chuẩn. Nghiên cứu về các thành phần truyền động rất phức tạp ngay từ đầu, đặc biệt là liên quan đến khả năng điều chỉnh theo hệ thống đạp xe.
Antonelli giải thích: "Việc điều chỉnh độ cao của chuyển động trung tâm của chiếc xe đạp tay thường được giao phó cho một chốt được cố định vào chân của đầu lái. " "Tự nhiên sửa đổi ngay cả chỉ chiều cao của chuyển động trung tâm, thay đổi các góc đặc trưng. Điều này dẫn đến một loạt vấn đề, cao nhất là sự mất ổn định của xe đạp, có thể gặp vấn đề về lật và không kiểm soát được. Cũng có thể có những tư thế không chính xác của vận động viên điền kinh, theo thời gian có thể dẫn đến viêm, mòn sụn bất thường và mất khả năng vận động của các chi trên".
Kết luận
Hôm nay, Antonelli đang thử nghiệm tích hợp Creo với Vuforia, nền tảng thực tế tăng cường của PTC, để hoàn thành dự án, tận dụng sự kết hợp giữa thế giới vật lý và kỹ thuật số. Điều này sẽ cho phép dự án được triển khai để thử nghiệm với các đối tác sử dụng công nghệ AR, do đó cũng cung cấp trải nghiệm cuối cùng hấp dẫn cao, bao gồm các chi tiết trong thế giới thực càng tốt - tất cả mà không phân phối dữ liệu nhạy cảm có thể bị vi phạm sở hữu trí tuệ.
Với các đối tượng thiết kế tinh vi như chiếc xe tay của Antonelli, không được phép thỏa hiệp. Creo đã được chứng minh là nền tảng hoàn hảo để kết hợp những hiểu biết sâu sắc về tương lai đằng sau thiết kế với việc sử dụng tốt nhất các công nghệ có sẵn, sử dụng một phần nhỏ tài nguyên theo yêu cầu của các hệ thống khác. Việc tích hợp Creo với Vuforia sẽ nhấn mạnh hơn nữa lợi ích của nền tảng PTC, mà kỹ sư Antonelli sử dụng không chỉ cho dự án xe đạp tay mà còn cho các sản phẩm khác có cùng lợi ích đáng kể.
"Với Creo, tôi chưa bao giờ có cảm giác như mình đang truy cập các công cụ bên ngoài, chẳng hạn như Creo Simulation Live, một công cụ không chỉ tiện lợi và hiệu quả nhờ khả năng tích hợp hoàn hảo mà còn đáng tin cậy và nhanh chóng, đôi khi có thể trả về một số mô phỏng nhất định kết quả chỉ trong vòng vài giây." - Marco Antonelli, Kỹ sư và Nhà thiết kế Công nghiệp
