Rozwiązania algorytmiczne do produkcji form swobodnych
Głównym celem finansowanego ze środków UE projektu GEMS jest pogodzenie zapotrzebowania przemysłu na opłacalną produkcję tego typu części w dużych ilościach przy jednoczesnym zaspokajaniu popytu konsumentów na unikatowe projekty architektoniczne i inne. Powierzchnie swobodne nie mają sztywnych wymiarów promieniowych w odróżnieniu od powierzchni regularnych, takich jak płaszczyzny, walce czy stożki. Termin ten stosuje się do takich form jak łopatki turbin, karoserie czy kadłuby łodzi. Pierwotnie opracowane na potrzeby przemysłu motoryzacyjnego oraz lotniczego i kosmonautycznego, modelowanie powierzchni swobodnych znajduje obecnie powszechne zastosowanie we wszystkich typach projektowania inżynierskiego, od produktów przemysłowych i towarów konsumpcyjnych po inżynierię lądową i wodną. „W wielu sektorach produkcji stale rośnie zapotrzebowanie na formy swobodne, gdyż są one w stanie przesuwać granice możliwości” – wyjaśnia koordynator projektu GEMS, dr Marc Stautner z ModuleWorks, Niemcy. „Główne wyzwanie polega jednak na tym, jak zapewnić adaptowalność procesu produkcji, aby wytwarzać formy swobodne szybko i opłacalnie”. Modelowanie form swobodnych za pomocą oprogramowania CAD (projektowanie wspomagane komputerowo) wykorzystywane jest do tworzenia atrakcyjnych pod względem estetyki kształtów na potrzeby architektury i wzornictwa oraz do opracowywania powierzchni technicznych na potrzeby produkcji komponentów. Wyzwanie stojące przed branżą polega jednak na tym, że nie ma planowej metody wiernego odtwarzania gładkich powierzchni swobodnych z użyciem łatwych w produkcji części. Aby je pokonać, partnerzy projektu GEMS przeanalizowali najpierw powierzchnie generowane przez ruch rozmaitych narzędzi frezarskich. Na podstawie zgromadzonych danych zespół podzielił powierzchnie swobodne na segmenty, które mogą być produkowane za pomocą zwykłego kodu algorytmicznego wprowadzanego do oprogramowania typu CAD. „Aby były przydatne, nasze wyniki matematyczne muszą być wyrażone w formie procesów produkcyjnych, takich jak frezowanie sterowane cyfrowo (NC), cięcie styropianu czy tworzenie foremników z sekwencji prostych krzywych” – wyjaśnia Stautner. „Niezależnie od zastosowania – czy to w architekturze czy produkcji – musi zostać rozwiązany wspólny zbiór problemów geometrycznych, aby zapewnić wydajność produkcji”. Zespół obrał podejście oparte na współpracy, angażując partnerów przemysłowych oraz naukowców i matematyków. Jak się rzeczywiście okazało, głównym czynnikiem, który przesądził o sukcesie projektu było zgromadzenie szerokiego grona ekspertów. Pośród nich znaleźli się dostawcy komponentów oprogramowania CAD; czołowi badacze akademiccy zajmujący się geometrią; światowej renomy ośrodek specjalizujący się w projektowaniu geometrycznym wspomaganym komputerowo; przedsiębiorstwo typu start-up z branży zaawansowanych technologii specjalizujące się w obliczeniach geometrycznych na potrzeby architektury i produkcji oraz projektant rozwiązań obliczeniowych na potrzeby obróbki pięcioosiowej. Badania zostały sfinansowane przez Komisję Europejską w ramach „działań Marie Curie” (Partnerstwa i ścieżki rozwoju między przemysłem a uczelniami wyższymi). „Z mojego punktu widzenia, projekt przyniósł także ogromne korzyści naszym pracownikom” – zauważa Stautner. „Jeden z elementów projektu polegał na tymczasowym delegowaniu pracowników do kolejnych partnerów projektu, gdzie mogli rozwijać się zawodowo”. Stautner dodaje, że niektóre z opracowanych technologii mogą posłużyć za podstawę przyszłych badań i otworzyć nowe możliwości komercyjne. Nowa technologia „wiórowania” powierzchni swobodnych właśnie została skomercjalizowana, a kolejne już się ustawiają w kolejce. „W czasie realizacji projektu nawiązała się ścisła współpraca między wszystkimi partnerami, co położy podwaliny pod prace badawcze w przyszłości” – dodał. Czteroletni projekt GEMS został sfinalizowany wraz z końcem maja 2016 r. Więcej informacji: witryna projektu GEMS
Kraje
Niemcy