¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

18 €нвар€ 2018

Autodesk Fusion 360: комплексный подход к цифровому производству

»горь Ѕобков, технический эксперт по направлению ÷ифровое производство Autodesk

»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

¬ последнее врем€ мы все чаще слышим дискусcии на тему четвертой промышленной революции или, как еЄ еще называют, »ндустрии 4.0 (термин, пришедший к нам из √ермании). ћного разговоров ведетс€ вокруг еЄ актуальности и темпов распространени€ в мире, включа€ –оссию. ¬ 2011 году »ндустрию 4.0 определили как Ђсредство повышени€ конкурентоспособности обрабатывающей промышленности √ермании через усиленную интеграцию киберфизических систем в заводские процессыї. ≈сли говорить об основных €влени€х, сопутствующих развитию четвертой промышленной революции, то это, прежде всего, дальнейшее развитие облачных сервисов, аддитивных технологий и средств дл€ цифрового производства, инструментов виртуальной и дополненной реальности, систем машинного зрени€ и, конечно же, искусственного интеллекта.

ƒл€ сохранени€ конкурентоспособности многие компании сейчас развиваютс€ в перечисленных направлени€х, вкладыва€ значительное количество средств в инновации. ¬ свою очередь, Autodesk может предложить свои решени€ почти дл€ каждой из этих технологий. ярким примером служит программное обеспечение Autodesk Fusion 360 Ц —јѕ– нового поколени€, котора€ представл€ет собой комплексный облачный CAD/CAM/CAE-инструмент дл€ 3D-проектировани€ и разработки изделий. Fusion 360 объедин€ет возможности совместной работы, цифрового проектировани€, инженерного анализа и подготовки издели€ к производству в одном пакете. ¬ процессе его создани€ команда разработчиков руководствовалась ключевыми технологическими трендами в промышленной индустрии.  роме того, были учтены основные запросы пользователей: облачные сервисы и мобильный доступ к проекту, простые в использовании инструменты моделировани€, высока€ скорость подготовки документации и возможность подготовки модели к выпуску на станках с „ѕ” и 3D-печати, высококачественна€ визуализаци€ и возможность проведени€ расчетов.

Ѕытует ошибочное мнение, что Fusion и Inventor Ц это два аналогичных продукта. ≈сли говорить упрощенно, то Inventor Ц это решение дл€ промышленного проектировани€, обладающее мощным набором инструментов дл€ работы с большими сборками вплоть до масштабов проектировани€ уровн€ производственных цехов. ј Fusion 360 Ц решение дл€ проектировани€ в основном потребительских товаров, то есть объектов меньших масштабов, но с большим вниманием к мелким детал€м и дизайну.   тому же, с учетом его игры в более демократичном ценовом сегменте, сегодн€ Fusion €вл€етс€ оптимальным решением дл€ малых и средних предпри€тий, открытых к современному подходу к —јѕ– в аспекте хранени€ результатов своих работ в облаке.  роме этого, решение €вл€етс€ бесплатным дл€ образовательных учреждений Ц так же, как и прочие продукты компании Autodesk.

ќт совместной работы в облаке до загрузки файлов других —јѕ–

„то же, помимо возможности хранени€ результатов работ в облаке, отличает Fusion 360 от стандартных CAD-систем? ¬ первую очередь, это поддержка совместной работы над проектом без необходимости дополнительной установки каких-либо средств PDM и прочих систем. ƒл€ входа в Fusion 360 потребуетс€ аккаунт Autodesk, составл€ющей которого €вл€етс€ адрес электронной почты. јдминистратор (которым может быть, например, руководитель инженерной команды) создает проект и обеспечивает к нему доступ всем членам команды на основании электронной почты. —разу после этого результаты работ каждого инженера станов€тс€ видны всем участникам данного проекта из любого места с доступным интернетом.  роме этого, Fusion 360 позвол€ет отслеживать версии моделей, с которыми работает команда.  аждую из версий можно посмотреть и использовать в своей дальнейшей работе при необходимости.
»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

“акже среди инструментов коллективной работы можно выделить возможность совместного рассмотрени€ проекта или результатов работ в режиме реального времени. ¬ладелец сессии генерирует ссылку из Fusion 360, через которую к просмотру присоедин€ютс€ остальные участники. ƒл€ такого подключени€ используетс€ обычный интернет-браузер. ѕросмотр возможен и с мобильных устройств. Ќавед€ мышкой на детали проекта в среде Fusion 360, остальные участники могут увидеть манипул€ции с ними в режиме указки, подсвеченной красной точкой. ≈сли необходимо, организатор демонстрации может передать права показа другому участнику сессии. “еперь, отчитыва€сь перед заказчиком о результатах своих конструкторских работ или о промежуточных контрольных точках проекта, можно забыть про письма с вложенными архивами, скриншотами, сделанными с разных точек рабочего пространства, или с файлами, выгруженными из CAD-систем. ƒостаточно просто поделитьс€ ссылкой и рассмотреть созданное изделие под нужным углом.
»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

¬ишенкой на торте может служить возможность работы в браузере Ц при этом речь идет не только о просмотре, но и о редактировании и создании моделей, а также доступе к проектам через сервис Fusion Team. ѕравда, инструменты редактировани€ и создани€ моделей непосредственно в браузере пока наход€тс€ в режиме тестировани€ с пометкой предварительного просмотра, поэтому их набор опытному пользователю может показатьс€ не таким богатым, как в интерфейсе десктопного клиента.
»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

≈сли говорить о том, какие форматы файлов можно открыть в системе Fusion 360, то на данный момент она готова прин€ть модели от основных игроков на рынке —јѕ–. ѕри этом Fusion 360 обладает интересной особенностью Ц после загрузки файла можно попросить программу распознать операции, с помощью которых было смоделировано тело в исходной системе. ≈стественно, стопроцентное распознавание не всегда возможно. “ем не менее, с этой функцией имеет смысл поэкспериментировать. «десь стоит также упом€нуть о возможности сохранени€ файлов локально Ц на жесткий диск компьютера, на котором работает инженер. —охран€ть модель можно в Ђродномї формате Fusion 360 и в нейтральных форматах Ц например, IGES или STEP. ќтдельно отмечу возможность сохранени€ файлов в формате STL Ц они пригод€тс€ при подготовке моделей к 3D-печати. ¬сЄ это можно сделать, использу€ инструмент экспорта непосредственно в среде Fusion 360.  роме того, сервис Fusion Team позвол€ет получить дополнительную порцию форматов дл€ выгрузки Ц например, файлов Inventor 2016, DWG, SketchUP и др. Ёскиз, созданный в среде Fusion 360, можно сохранить в формат DXF, вызвав на нЄм в браузере контекстное меню. ѕри выгрузке сборки в Ђродномї формате Fusion 360 на локальный ѕ , вс€ структура сохран€етс€ одним файлом.

ћоделирование твердых и сетчатых тел дл€ подготовки к 3D-печати

“вердотельное моделирование в среде Fusion 360 представлено классическим набором инструментов. —овместное использование точного моделировани€ и функционала модул€ Sculpt Ц свободного манипулировани€ с геометрией Ц позвол€ют совместить результаты работ в рамках одного издели€. ƒл€ чего это может быть полезно? «десь дл€ примера приведена модель канцел€рского ножа, лезвие которого было получено путем параметрического моделировани€ с использованием определенных эскизов. ћожно предположить, что облик и эргономика кожуха издели€ еще не до конца определены и наход€тс€ на этапе концептуального проектировани€. “аким образом, мы моделируем его предварительно с помощью поверхностей произвольной формы. ¬ итоге наличие обоих инструментов в среде Fusion 360 позвол€ет нам объединить оба элемента издели€ в единое целое, получив на выходе предварительный дизайн. ѕри этом редактирование кожуха ножа происходит достаточно просто, и к нему можно вернутьс€ в любой момент, как только станет пон€тен окончательный дизайн.
»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360 »горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

¬ дополнение к этому Fusion 360 предлагает набор инструментов дл€ работы с сетчатыми телами, сведенный в отдельный модуль Mesh. Ётот функционал позвол€ет преобразовывать обычные твердые тела в сетчатую структуру, инвертировать нормали полигонов сетки при необходимости, закрывать открытые поверхности сетчатой модели, оптимизировать сетчатую структуру издели€, увеличива€ или уменьша€ количество полигонов, сглаживать сетку и удал€ть объекты сетчатой модели, которые нам не нужны и т.д. ¬се перечисленные операции станов€тс€ актуальными в случае подготовки моделей к 3D-печати при отсутствии под рукой специализированного программного обеспечени€ Ц например, Autodesk Netfabb.

Ќемного теории. ѕри подготовке моделей к 3D-печати наиболее частыми ошибками €вл€ютс€ следующие.

»нвертированные нормали сетки
‘айлы формата STL описывают твердые тела, поверхность которых €вл€етс€ набором треугольников, у которых нормали должны быть направлены наружу. “акие полигоны-треугольники определ€ют границы объекта и позвол€ют программному обеспечению 3D-принтера определить внутреннюю и внешнюю поверхность модели. ≈сли хот€ бы одна из нормалей направлена в обратную сторону и противоречит другой нормали, то это вызывает сбой при 3D-печати, поскольку принтер не может различить лицевую и изнаночную сторону объекта.
ѕроблема Ђнезакрытойї полигональной сетки или Ђмеш с дыркамиї
ќдно из правил 3D-моделировани€ при подготовке к аддитивному производству заключаетс€ в том, что модель должна быть Ђводонепроницаемойї, герметичной. ≈сли образуетс€ Ђдыркаї, это значит, что у какого-то ребра не хватает одной грани, а значит, модель не подходит дл€ 3D-печати.
ЌахлЄст полигонов
“ака€ ситуаци€ образуетс€, когда создаетс€ полигон поверх уже существующего. ѕересекающиес€ грани могут сбить с толку слайсер-программу, котора€ послойно переводит 3D-модель в управл€ющий код дл€ 3D-принтера.
ќбщие и совпадающие ребра сетки
  одному ребру прикреплено более двух полигонов или два отдельных ребра созданы в одном и том же месте.

ƒопустим, у нас есть CAD-модель Ц статуэтка кошки с подставкой, Ц которую мы хотим напечатать на 3D-принтере. ѕодставка выполнена как обычное твердое тело, фигурка Ц изначально сетчата€. ƒл€ отправки модели на печать статуэтка должна представл€ть из себ€ единое тело. Fusion 360 позвол€ет преобразовать подставку в Ђсеткуї, после чего объединить оба тела в одно. ≈динственный нюанс Ц в этом случае подставка будет избавлена от истории еЄ построени€. ƒалее мы обнаруживаем, что в модели присутствуют инвертированные полигоны, а также есть незакрытые поверхности, например, на тыльной стороне основани€. Fusion 360 дает возможность с помощью двух функций инвертировать полигоны в нужную сторону и Ђзашитьї открытую поверхность. —ледующее, что нас может не устраивать Ц топологи€ сетки. ƒопустим, мы хотим увеличить или уменьшить количество полигонов или просто оптимизировать структуру сетки, сгладив еЄ. ѕрограммное обеспечение позволит нам сделать и это.  ак видно на скриншоте, до оптимизации структура сетки была достаточно хаотичной, после Ц треугольники выстраиваютс€ структурированно. “аким образом, использу€ набор инструментов Fusion 360, мы можем привести эту модель в пор€док.

»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

√енеративный дизайн и возможности оптимизации издели€
“еперь поговорим об инструментах инженерного анализа, а именно, модуле Simulation. Ћинейка возможных расчетов в стандартной версии Fusion 360 немного шире, чем у главного продукта Autodesk дл€ промышленного проектировани€ Ц Inventor. ¬ дополнение к линейному и модальному анализу предлагаетс€ возможность решать задачи теплообмена. ј в версии Fusion 360 Ultimate дополнительно предлагаютс€ инструменты анализа потери устойчивости, напр€жений под нагрузкой, котора€ носит случайный характер (симул€тор событий), нелинейного анализа, а также инструменты топологической оптимизации Ц похожие на те, которые мы используем в системе Inventor (а именно Ц функционал Shape generator). ѕри этом часть задач решаетс€ только в облаке, а значит, аппаратные ресурсы локального ѕ  остаютс€ свободными.

‘ункционал нелинейного анализа и симул€тора событий на данный момент доступен в режиме предварительного просмотра. ƒл€ проведени€ расчетов используетс€ решатель Nastran. ѕомимо этого, вскоре Ђна испытательном срокеї должны по€витьс€ инструменты генеративного дизайна (порождающее проектирование или синтез форм Ц можно встретить и такие названи€). Ќекоторым этот функционал может быть известен под названием Project Dreamcatcher Ц как следующее поколение —јѕ–, которое способно самосто€тельно создавать конструкцию будущего издели€, основыва€сь на исходных параметрах (граничных услови€х), изначально заданных инженером. ѕосле получени€ этих данных система анализирует и прорабатывает их, возвраща€ несколько возможных вариантов исполнени€. ¬ результате проектировщик получает ответы в формате готовых геометрических решений. “аким образом, можно говорить о том, что конструкци€ издели€ уже не создаетс€ непосредственно инженером, а определ€етс€ программой на основании изначально заданного человеком проектного намерени€. ѕри этом у проектировщика по€вл€етс€ возможность выбора альтернативных решений из нескольких предложенных программой вариантов.

»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

¬озможно, что этот функционал по€витс€ у Fusion 360 уже в ближайшее врем€. ј пока предлагаю поподробнее познакомитьс€ с инструментами топологической оптимизации, которые уже доступны пользовател€м версии Fusion 360 Ultimate. Ќекоторые пользователи сейчас называют их средствами генеративного дизайна. ѕо сути это неверно, потому что здесь речь идет о работе с уже спроектированным изделием. »нструменты оптимизации призваны лишь уменьшить его вес путем удалени€ лишнего материала с наименее ответственных областей. ј генеративный дизайн подразумевает именно создание формы Ђс нул€ї, исход€ лишь из ограничивающих условий. ’от€ и в том, и в другом случае дизайн будущей конструкции носит весьма органический или, как еще говор€т, бионический характер.

»так, основой дл€ оптимизации служит исходна€ 3D-модель и р€д начальных условий, которые определ€ютс€ последовательно набором инструментов, представленными в ленте данного вида анализа. ƒл€ начала определ€ем материал нашего издели€. ≈сли мы его уже задавали изначально при построении детали, он может быть просто унаследован с этого этапа. ¬ качестве альтернативы можно определить другой материал в рамках проведени€ оптимизации. ƒалее указываем закрепление нашей детали путем наложени€ ограничений и прикладываем нагрузку в нужном месте. ‘ункци€ Shape Optimization позвол€ет указать зоны издели€, которые не будут затронуты в ходе топологической оптимизации. ѕосле этого нам предлагаетс€ определить, на сколько процентов мы хотим снизить массу нашего издели€. ≈стественно, на данном этапе необходимо учитывать реальные услови€ эксплуатации будущего издели€ и объективно оценивать возможное снижение по массе. ƒалее при необходимости мы можем помен€ть настройки сетки Ц и остаетс€ лишь запустить решение нашей задачи.  ак упоминалось ранее, данный вид расчета выполн€етс€ в облаке. ѕосле его завершени€ обе геометрии (исходна€ и оптимизированна€) будут представлены в наложенном друг на друга виде. »сходную модель необходимо будет доработать, удалив излишки материала в соответствии с предложенным вариантом. “акже стоит провести дополнительный прочностной анализ конечной версии конструкции Ц это позволит убедитьс€ в том, что изделие соответствует реальным услови€м его эксплуатации.

»горь Ѕобков Autodesk Fusion 360 »горь Ѕобков Autodesk Fusion 360

Fusion 360 дл€ подготовки производства издели€

ѕодготовка издели€ к производству, если речь идет о традиционной обработке, доступна во вкладке CAM-меню Change workspace. —истема Fusion использует то же €дро, что и Autodesk HSM Ц инструмент разработки управл€ющих программ дл€ 5-осевых станков с „ѕ”. ѕоэтому тем, кто сталкивалс€ с ним ранее, интерфейс и принцип работы должны быть знакомы и пон€тны. ¬ стандартной версии Fusion поддерживаютс€ 2.5- и 3-осева€ обработка, а также операции точени€. ¬одоструйна€, лазерна€ и плазменна€ резка добавились в базовую версию весной 2017 года. ¬ версии Ultimate мы можем работать уже с 4- и 5-координатными станками; доступны также операции контрол€ качества готового издели€.

—ам процесс подготовки издели€ к производству Ц стандартный: определ€ем нашу заготовку, выбираем операцию и соответствующий инструмент, профиль, который мы хотим обработать, при необходимости указываем дополнительные параметры обработки, затем примен€ем наши настройки и получаем траекторию инструмента. ѕосле задани€ всех обрабатываемых поверхностей нашей будущей детали получаем управл€ющую программу.

¬ заключение

¬ данной статье мы не рассматривали полный функционал и набор технических особенностей Fusion 360 Ц ввиду их схожести с инструментами Inventor и других аналогичных систем. «десь мы обратили внимание на отличительные особенности, которые предлагает Fusion, и те технологии, которые сейчас наиболее интересны с точки зрени€ комплексного подхода к цифровому производству. “ем не менее, несколько слов об оставшихс€ инструментах всЄ-таки сказать стоит:

  • »меетс€ функционал работы с поверхност€ми, близкий к тому, что мы привыкли видеть в системе Inventor. ƒл€ таких целей предназначен модуль Patch. »нструменты этого модул€ позвол€ют создавать тела или компоненты с помощью поверхностей нулевой толщины, а также позвол€ют Ђзашиватьї открытые поверхности в том числе по построенным эскизам, что может быть полезно при необходимости устранени€ дефектов модели.
  • ƒоступны библиотеки материалов с возможностью их редактировани€, копировани€, наполнени€, применени€ на модели, что в итоге обеспечивает получение реалистичных изображений. ѕосле применени€ настроек визуализации на созданное изделие можно настроить освещение сцены, а также определить окружение по необходимости. ѕосле завершени€ всех манипул€ций запускаетс€ процесс рендеринга, который возможно выполнить как локально, так и в облаке. ’арактеристики полученного изображени€ определ€ютс€ преднастроенными параметрами либо задаютс€ вручную. «а создание реалистичной визуализации в продукте Fusion 360 отвечает модуль Render.
  • ћодуль Animation позвол€ет создавать анимацию сборки и разнесенные виды. ѕри этом разнесение выполн€етс€ как в ручном, так и в автоматическом режиме. ѕосле создани€ такого вида возможен его перенос на поле чертежа.
  • ѕоддерживаетс€ оформление чертежей. ѕреднастроенных библиотек дл€ выполнени€ конструкторских документов по √ќ—“у пока нет. “ем не менее, можно отредактировать подложку чертежа. “о же касаетс€ и библиотек стандартных изделий. —тандартные элементы доступны в иностранных онлайн-библиотеках Ц по ссылке непосредственно из Fusion 360.
  • ћодуль работы с листовым металлом представлен функционалом Sheet metal. ≈ще недавно его инструменты предлагались только в ознакомительном режиме, но с 8 августа 2017 года они стали доступны всем пользовател€м. ѕринцип работы аналогичен тому, что мы привыкли видеть в стандартных CAD-системах: задаютс€ параметры гибки листа и производитс€ формирование издели€. ѕосле создани€ детали возможно получение развертки относительно заданной плоскости с последующим переносом на поле чертежа и генерацией таблички, котора€ показывает основные параметры гибки.
— учетом наличи€ всех перечисленных инструментов в единой программной среде, предпри€тие-заказчик получает готовый комплексный подход к разработке издели€. Fusion 360 полностью закрывает все потребности конечных пользователей Ц от возникновени€ идеи до еЄ полного воплощени€ в жизнь на производстве.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: √енеративный дизайн терминологии
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2018 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.