Что еще предстоит решить в механическом CAD?

Программное обеспечение Appliance Designer от 3Shape

Я сожалею о том, что тема САПР перестала быть достаточно интересной для того, чтобы продолжать писать о ней интересные статьи. Раньше вам не нужно было далеко ходить, чтобы найти интересную техническую тему или новый способ применения инструментов САПР. Но, к примеру, новые разработки в десктопном Solidworks были в основном неинтересными.

Похоже, развитие технологий проектирования в настоящее время сосредоточилось на 3D-печати: усовершенствования в области материалов, методов, поддерживающих структур, более тонких структур, отделки и аппаратуры, которая становится более мощной и компактной. Всплеск робототехники связан с аппаратной частью 3D-печати и также демонстрирует успех.

Давайте посмотрим на достижения 3D CAD в целом примерно за последнее десятилетие, а затем спрогнозируем, на что мы можем надеяться в следующей декаде. Основные темы, которыми занимались разработчики САПР, включают следующие:

1. Универсальные методы работы с файлами
   • В некоторые CAD-системы было добавлено управление файлами, тогда как в других такое управление стало менее доступным
   • Можно ли считать, что Solidworks упразднила PDM, потому что часть сотрудников покинула компанию, чтобы создать новую систему со встроенным управлением данными?
2. Альтернативы моделированию, основанному на истории
   • Т-сплайны и смежная технология
   • Прямое моделирование / синхронная технология
   • «Конвергентные» CAD, в которых в одной и той же модели сочетаются сетки sub-division и NURBS
     • Push-pull методы в sub-d моделировании
     • Данные 3D сканирования
     • Конечно-элементные сетки
     • Сетки для 3D печати
     • Генеративный дизайн для оптимизации формы
     • Сетки для медицинских и ортодонтических изделий
3. Доступ к приложениям и варианты хранения данных
   • Сначала децентрализация CAD от мэйнфреймов к персональным компьютерам
   • Затем обратный процесс централизации CAD на основе облачных серверов
4. CAD в базе данных
   • В наши дни уже много данных хранится в формате базы данных; это разумно, так как предоставляются встроенные средства управления данными, которые являются альтернативой работе с файлами
5. Различные способы использования 3D-печати
   • Опорные конструкции
   • Перенос специализированных функций из специализированного программного обеспечения в САПР

Не все из упомянутых решений прошедшего десятилетия в области CAD были повсеместными, и не все повлияли на всех пользователей САПР, но большинство пользователей САПР имеют доступ к этим решениям, когда они им нужны.

Механический САПР с 3D-сканированием и печатью пользуется большим успехом в таких специализированных областях, как медицина и стоматология. Если у недавних войн и есть положительная сторона, то это разработка протезов следующего поколения, некоторые из которых строго механические, а некоторые уже имеют появившиеся недавно нейронные интерфейсы. Сканирование и печать позволили нам быстро изготавливать индивидуальные протезы и даже суставы.

Крупные разочарования

Что касается механических САПР, я думаю, что сейчас у нас период затишья. Со всеми этими новыми интересными вещами базовая технология была на некоторое время забыта.

В то же время некоторые из важных решений, которые разработчики САПР предъявили рынку, так и не прижились.

Облака

Синхронная технология

Эта технология со временем приживется, но слишком много непримиримых инженеров слишком много вложили в чрезмерно сложные системы, основанные на истории, и поэтому не нашли времени, чтобы понять реальные преимущества синхронного моделирования.

Что ждет нас дальше?

Я уже делал прогнозы о будущем САПР. Я думал, что разработка на заказ станет следующим большим шагом вперед, как и синхронное моделирование. Но этого не произошло.

Я предсказывал, что CAD в облаке не станет следующим большим событием; это пока мой самый близкий к достоверному прогноз.

Искусственный интеллект (ИИ) пока задерживается? Или у нас просто-напросто нет достаточного количества сырых данных, необходимых для того, чтобы ИИ начал работать в соответствии с ожиданиями?

Я очень надеюсь, что идея объединения различных типов данных продолжит развиваться, как и инструменты для работы с сетками в механических САПР. Существует так много sub-d инструментов, что каждый крупный разработчик САПР должен приобрести один из них хотя бы для того, чтобы понять тип данных, задействованные инструменты, их использование и области применения этого типа моделирования. Нам не нужно заново их разрабатывать.

Еще одна вещь, которая, надеюсь, будет играть некоторую роль, — это более специализированные инструменты. У нас уже есть специальные инструменты для проектирования деталей из листового металла, рам, трубопроводов и медицинских изделий. Я думаю, что нужно уделить больше внимания работе с пластиком, проектированию сборок, устойчивости и локальному производству.

Проектирование изделий из пластика

Пластиковые детали очень сложно проектировать. Снаружи много мелких нестандартных элементов; внутри то, что вы даже не видите, и это спроектировать, возможно, ещё сложнее. Нам нужен ряд функциональных возможностей, которые можно применить к моделям. Возможно, для этого потребуется специальный формат файла, предназначенный только для пластиковых деталей, как и для других специализированных методов.

Проектирование и производство пластмассовых изделий должны стать ближе друг к другу. Проектирование внешней формы и механических элементов и производство отдельных пластиковых деталей должны быть взаимосвязанными, чтобы один человек мог принимать решения о проектировании и производстве. Перебрасывание проектов через Великую Китайскую стену в будущем не будет жизнеспособным решением.

Проектирование сборок

И мы должны что-то сделать с проектированием сборок. Сейчас каждый раз применяется индивидуальный подход. Нам нужен инструмент, который отслеживает процесс сборки и может повторно использовать информацию о том, как строятся сборки. Должен ли он быть основанным на правилах? На ИИ? Может ли он каким-то образом получить знания о различных типах соединений и механизмов?

Нам нужны инструменты, которые знают, как работать с горизонтальным моделированием, устойчивостью, способом сверху вниз, макетами, мастер-моделями — программное обеспечение для проектирования должно уметь воспроизводить эти методы и даже быть способным направлять вас. Мы находимся на этапе, когда заставлять тупые инструменты делать умные вещи просто неуместно. Не забывайте о правилах, разработанных в рамках концепции «лучших практик», которые предлагают инструменты для использования в плохо структурированных рабочих процессах.

Устойчивое проектирование

Если отвлечься от программного обеспечения, я хотел бы, чтобы разработка была нацелена на производство более долговечной и многоразовой продукции, позволяя отказаться от одноразовых пластиковых продуктов и упаковки. Как инженеры и дизайнеры (и, да, даже маркетологи), мы должны думать об этом. Отвергайте плохие идеи.

Выбрасывать вещи всегда было плохой идеей, но кто-то, кроме людей, для которых это неприемлемо по религиозным соображениям, должен встать и сказать об этом. Нам нужно создавать долговечные продукты, а если они не долговечны, они должны подлежать ремонту, а когда и этого нельзя сделать, их нужно перерабатывать. Не так давно и уж точно при моей жизни у нас было меньше вещей, но то, что у нас было, было более ценным. Вещи служили нам дольше, потому что создавались с расчетом на использование, а не на чрезмерное потребление.

Локальное производство

Может быть, все это приведет к тому, чтобы возникало всё больше компаний, принадлежащих самим сотрудникам. Я не считаю управление экономикой кучей незаинтересованных инвесторов хорошей идеей; централизованно управляемая экономика также со всей очевидностью показала, что она не работает. Глобализм — это провал.

Безусловно, нам нужно снова научиться производить продукцию локально. Чем крупнее становится организация (включая правительство), тем более коррумпированной она становится, тем более она оторвана от людей, которые обеспечивают ее работу и должны получать от этого выгоду. Прекратите переносить разработку и производство в Китай. Начните снова производить пресс-формы и микроэлектронные чипы на местах.

Все вышеперечисленное я хотел бы увидеть в следующем десятилетии.