T-FLEX CAD — от двухмерного черчения к трехмерному моделированию
Автор: Сергей Бикулов
Для любого проектировщика не составляет секрета тот факт, что за последние годы в области программного обеспечения САПР на персональных компьютерах произошел существенный рост. Вместе с параллельным ростом производительности персональных компьютеров это программное обеспечение сейчас во многом соответствует уровню известных больших систем проектирования, работающих на рабочих станциях с операционной системой UNIX. При этом его стоимость на порядок ниже.
Сегодня благодаря САПР для персональных компьютеров (ПК) даже небольшие проектные подразделения и организации могут позволить себе такие же параметрические трехмерные системы моделирования, как и их крупные конкуренты. При этом они получают в свое распоряжение те же преимущества и возможности, что и их коллеги, работающие с дорогостоящими программами.
Но для некоторых проектировщиков переход от 2D-черчения к 3D-моделированию все еще не является очевидным и простым шагом, как это могло бы показаться с первого взгляда. Как и в случае с любой новой технологией, необходимо затратить определенное время и усилие, прежде чем старые методы уступят место новым. Плюс к этому, как и в любом новом деле, существуют как правильные, так и ошибочные пути к конечной цели. Чем лучше проектировщики и те, кто организует их работу, понимают ключевые моменты такого перехода, тем проще будет им оценить необходимость этого перехода и принять решение о том, как его осуществить.
Поддержка одновременной работы с функциями 2D и 3D в рамках единой сессии облегчает переход от одного способа проектирования к другому. Чертеж и модель гидроцилиндра демонстрируют возможности программы T-FLEX CAD фирмы «Топ Системы»
Направление развития
Основной тенденцией современного рынка САПР является движение в сторону 3D-моделирования на ПК. Для многих пользователей, которые уже осуществили такой переход, преимущества существенно превзошли потери от затраченных средств и времени. Пользователи, как правило, довольно быстро начинают получать выгоды от проектирования в 3D.
- Эффективность проектирования. Хотя у некоторых проектировщиков, привыкших работать с чертежами, порой возникают трудности, в принципе 3D-технология считается более наглядным и интуитивным методом для создания современных, все более сложных объектов. При этом по 3D-модели можно автоматически получить необходимые чертежи в случае необходимости, и осуществляется это несколькими нажатиями на кнопку мыши.
-Качество проектирования. 3D-моделирование обеспечивает существенно более наглядный способ визуализации проектируемого объекта. Это позволяет снизить вероятность ошибок, особенно в случае сложных сборок. Проектировщик может исследовать внутреннюю структуру сборки, проверить детали на пересекаемость. В случае движущихся механизмов можно с помощью анимации провести кинематические исследования.
Трехмерная модель, выполненная в системе T-FLEX CAD 3D
-Снижение общего времени проектирования. Большинство прикладных программ САПР, таких как подготовка программ для станков с ЧПУ, прочностные расчеты, технологическое проектирование, требует трехмерной информации о проектируемом объекте. Поэтому использование 3D-моделирования позволяет непосредственное интегрирование с многими приложениями, избегая лишних операций по подготовке данных.
-Повышение конкурентоспособности. 3D-моделирование предлагает тем проектировщикам, которые его используют, очевидные конкурентные преимущества перед пользователями «чистого» 2D-черчения. Большая скорость и качество позволяют существенно быстрее доводить продукт до рынка, а также производить его модификации под влиянием меняющихся рыночных запросов.
Один из пользователей САПР, Анатолий Сергеевич Давыдкин, проектирующий пресс-формы, недавно перешел от 2D к 3D, используя систему T-FLEX CAD фирмы «Топ Системы». "С помощью 3D-моделей мы теперь можем выявлять потенциальные проблемы значительно проще, чем это было в 2D", — говорит он. — Например, пересечения деталей глубоко внутри пресс-формы могут быть не столь очевидны на чертеже. В 3D-моделировании конструктор может теперь увидеть ошибку, просто повернув модель на экране. Да и исправить ее в 3D значительно проще».
Однако в некоторых случаях переход от 2D к 3D не столь эффективен и зачастую бывает сопряжен с излишними проблемами, например, если организация проектирует относительно несложные изделия и не нуждается в специализированных приложениях, использующих 3D-информацию. В этих случаях проектирование в 2D может быть весьма эффективным, а 3D не даст очевидных преимуществ. Кроме того, в этих случаях тот факт, что переход от 2D к 3D потребует времени, усилий и изменения всего подхода к процессу проектирования, может стать существенным тормозящим фактором.
Понимание отличий
Прежде чем приступить к переходу от 2D-черчения к 3D-моделированию, проектировщики, а вместе с ними и вся организация, должны прийти к четкому пониманию основных различий двух технологий. После того как такое понимание возникнет, конструктор или руководитель сможет принять решение о том, делать или нет следующий шаг, который заключается, как правило, в пробном использовании какой-либо 3D САПР.
Необходимо отметить, что сама природа 3D-моделирования диаметрально противоположна 2D-процессу. В 2D конструктор начинает с простых объектов, затем добавляет линии, дуги и другие элементы, пока чертеж не будет закончен. В противоположность этому в 3D конструктор обычно начинает с самого большого базового «куска» материала, из которого затем вычитаются «лишние» части — вырезаются отверстия, сглаживаются ребра и т.д. В конце концов, в результате этих операций модель обретает законченный вид.
В 2D-черчении конструктор должен аккуратно следить за расположением линий, постоянно осуществляя мысленное проецирование проектируемого объекта, что является не такой уж простой задачей. В 3D-проектировании этой проблемы нет, зато нужно приобрести навыки манипулирования трехмерными объектами и способами точной увязки трехмерных элементов между собой.
Трехмерная сборочная модель, выполненная в T-FLEX CAD 3D
Большая разница существует в терминологии. При 3D-моделировании помимо всех средств, обычно используемых в 2D (а они необходимы как для создания профилей для 3D-операций, так и для оформления чертежей-видов), проектировщик должен будет освоить понятия, специфические именно для 3D, такие как рабочая плоскость, 3D-путь, выталкивание, лофтинг, оболочка и многие другие.
Тем пользователям 2D, которые не работали с параметрическими системами, например с T-FLEX CAD, и не знакомы с параметризацией, при переходе к 3D придется освоить и эту технологию, поскольку сегодня все основные системы 3D-моделирования в той или иной степени требуют знаний параметрических механизмов
С чего начать?
Для большинства предприятий переход к 3D лучше всего осуществить постепенно. На первом этапе можно приобрести одну или две копии программы на пробу, а еще лучше взять в опытную эксплуатацию и организовать пилотный проект. Для этого проекта нужно привлечь одного-двух ведущих проектировщиков, которые обязательно должны пройти предварительный курс обучения. Главной целью этого проекта является не столько оценка программного обеспечения, сколько оценка того, как 3D-моделирование может помочь предприятию в выполнении текущих проектов.
По результатам пилотного проекта можно будет примерно рассчитать выгоду от перехода к 3D, учитывая потенциальный рост производительности при определенных затратах на покупку оборудования и программного обеспечения, а также некоторое неизбежное замедление процесса за счет первоначального обучения. В этой оценке также необходимо учесть то, как переход к 3D и соответствующий рост производительности скажутся на работе остальных подразделений предприятия. Как правило, большинство организаций находят такой переход весьма выгодным.
Во время осуществления пилотного проекта предприятие может начать переговоры с различными поставщиками программ для того, чтобы сравнить эти программы, а также различные другие услуги, необходимые для работы.
В это же время неплохо составить план перехода процесса проектирования в 3D. Очевидно, что для каждого предприятия он будет свой, однако желательно придерживаться одного важного правила. Лучше всего перевод наиболее ответственных областей отложить на конечную фазу перехода, когда уже накопится «критическая масса» освоения 3D-технологии и этот процесс пройдет безболезненно.
Факторы успеха
Даже наиболее стойким любителям 2D-черчения, безусловно, понравится 3D-моделирование, когда они поближе познакомятся с современными программами. Современные САПР для ПК обладают дружественным интерфейсом, могут существенно повысить эффективность проектирования и становятся понятными даже после недолгого экспериментирования с ними.
Одним из путей ознакомления с 3D-моделированием является чтение руководств пользователя, которые поставляются с каждой программой. В большинстве случаев они содержат несложные примеры, часто даже с учебными моделями, устанавливаемыми на компьютер. По ним можно освоить основные инструменты 3D-моделирования, вплоть до создания сборочных конструкций.
Строительная конструкция, выполненная в T-FLEX CAD 3D
Для достижения успеха при переходе к 3D предприятие должно учитывать два важных момента:
-организуйте обучение персонала на должном уровне. По оценкам фирмы «Топ Системы», обучение является одним из ключевых факторов обеспечения эффективного перехода к 3D, и на нем не следует экономить.
-держите инструменты 2D-черчения наготове — на всякий случай.
Интеграция с 2D-черчением
Необходимо подчеркнуть, что переход к 3D вовсе не означает, что необходимо полностью отказаться от функций 2D. Многие пользователи считают, что наиболее производительным подходом является гибридный процесс проектирования, когда с помощью 2D создается первоначальное решение, а затем по нему создается 3D-модель для проверки и дальнейшего конструирования.
Для этих пользователей, а также для тех, кто работает с САПР не постоянно, лучшее программное обеспечение 3D-моделирования — это то, которое непосредственно интегрировано с 2D-черчением. Такие программы, во-первых, упрощают первоначальный переход от 2D к 3D, а во-вторых, всегда предоставляют возможность возврата назад, если в этом возникнет необходимость.
Для большинства пользователей, однако, обычно не требуется длительного времени для того, чтобы 3D-проектирование стало простым и интуитивным. Благодаря повышению эффективности и удобству проектирования эти пользователи, а также предприятия, на которых они работают, редко возвращаются назад.
Российский рынок
На сегодняшний день можно выделить четыре системы 3D-моделирования среднего класса для ПК, которые активно присутствуют на российском рынке и отвечают современным требованиям. Это — американские Mechanical Desktop, Solid Edge, SolidWorks и российская T-FLEX CAD. Все эти системы базируются либо на ядре ACIS, либо Parasolid, обладают широким набором функций моделирования отдельных деталей и сборочных конструкций, а также получения по ним чертежей. Каждая система обеспечивает двунаправленную ассоциативность 2D-3D и поддерживает параметрические возможности.
Известная демонстрационная сборочная модель детали акваланга программы SolidWorks, построенная в T-FLEX CAD 3D
При этом все три американские программы используют параметризатор английской фирмы D-CUBED. T-FLEX CAD основан на собственной параметрической технологии, зарекомендовавшей себя еще в 2D-версии. Mechanical Desktop, являющийся по сути расширением системы AutoCAD, и T-FLEX CAD начинали как 2D-системы, в отличие от Solid Edge и SolidWorks, и в связи с этим имеют определенные достоинства в плане более широкой и отработанной технологии оформления технических чертежей как отдельно, так и в интеграции с 3D. К достоинствам SolidWorks можно отнести интуитивный пользовательский интерфейс. T-FLEX CAD является лидером в области параметризации. Solid Edge известен своими приложениями, а также тесной связью с системой Unigraphics, которая относится к категории больших дорогостоящих систем. Mechanical Desktop привлекает к себе прежде всего последовательных сторонников системы AutoCAD.
Если брать стоимостные показатели, то зарубежные системы явно проигрывают. То же самое можно сказать и о технической поддержке, а также о соответствии программ российским стандартам.
Пример трехмерной сборочной модели, разработанной в ОКБ «Машиностроение», г. Нижний Новгород
Выбор за вами. Однако, на какой бы системе вы ни остановились, основные усилия по переходу к 3D вам придется делать самостоятельно. Только при понимании этого факта и, соответственно, при правильной организации перехода вы добьетесь ожидаемого успеха.