Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Uchwycenie istoty obiektów trójwymiarowych zachętą do nowatorskiego projektowania i wydajnej produkcji

Projektowanie wspomagane komputerowo (ang. computer-aided design, CAD) jest niewątpliwie w rozkwicie, ale znalezienie odpowiedniej równowagi między szybkością i dokładnością stanowi pewnego rodzaju wyzwanie. Coraz to nowe algorytmy uwzględniające najnowsze osiągnięcia matematyczne wypełniają lukę dzielącą nas od zastosowania tej technologii w takich dziedzinach, jak architektura form swobodnych czy projektowanie konstrukcji morskich.

Badania podstawowe

Komputery zrewolucjonizowały naszą zdolność rozwiązywania złożonych problemów. Wykorzystanie ich pełnych możliwości wymaga jednakże uproszczonych, choć zaawansowanych algorytmów, które będą zdolne pochwycić minimum informacji niezbędnych do uzyskania wysokiej dokładności bez wydłużania czasu obliczeń. Finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt ARCADES stanowił wsparcie dla utworzenia innowacyjnej sieci szkoleniowej w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie”, która zdołała osiągnąć ten cel. Liczne zaawansowane algorytmy i narzędzia CAD sprawią, że konkurencyjność rozwiązań europejskich w krytycznych zastosowaniach znacznie wzrośnie. „W odróżnieniu od zwykłych programów doktoranckich innowacyjna sieć szkoleniowa umożliwia stypendystom kontakt z międzynarodowymi ekosystemami akademickimi oraz partnerami przemysłowymi. Ta niezwykła sposobność przyczyniła się do opracowania w ramach projektu ARCADES nowatorskich metod do zastosowania w oprogramowaniu CAD, które uwzględniają najnowsze osiągnięcia w matematyce”, wyjaśnia koordynator projektu ARCADES Ioannis Emiris z organizacji Athena – Centrum Badań i Innowacji w Informatyce, Komunikacji i Technologiach Wiedzy oraz Uniwersytetu Narodowego im. Kapodistriasa w Atenach.

Powierzchnie zakrzywione i złożona mobilność na lądzie i morzu

Młodzi naukowcy opracowali nowe izogeometryczne modele i solvery, które znajdą zastosowanie w hydrodynamice i projektowaniu konstrukcji morskich oraz płynnie i bezpośrednio sprzęgają modele CAD z mechaniką obliczeniową i analizą elementów skończonych. Pionierski model parametryzacji wykorzystujący splajny T (TshipPM do projektowania złożonych form statków) łączy w sobie ponad 20 parametrów projektowych i skutecznie, w solidny sposób generuje pełen zestaw alternatywnych projektów wysokiej jakości kadłubów statków. Model TshipPM jest gotów do wprowadzenia na rynek. Ponadto podczas oddelegowania stypendystów do partnera przemysłowego projektu ARCADES, firmy ITI, podjęto kroki decyzyjne, które miały umożliwić wykorzystanie tej reprezentacji w głównym produkcie firmy – rozwiązaniu CADfix. Emiris dodaje: „Praca dwóch stypendystów w zakładach projektujących konstrukcje morskie została, jakby to ująć, umieszczona na mapie unijnej inicjatywy Innovation Radar”. Stypendyści projektu ARCADES opracowali także intuicyjne i interaktywne narzędzia CAD, które pomogą architektom i inżynierom w projektowaniu i wytwarzaniu fasad zakrzywionych oraz powierzchni o dowolnym kształcie z materiałów zawierających szkło. Działania podjęte przy współpracy z członkiem projektu ARCADES, firmą Evolute, zostały już wdrożone i zaadaptowane przez kilku liderów branży. Emiris kontynuuje: „Cyfrowy szkielet projektowy, który opracowaliśmy, łączy w sobie modelowanie geometryczne wraz z optymalizacją, a także mechanizmy symulacji fizycznych oraz uczenia głębokiego, co znacznie wykracza poza nasze pierwotne cele. Poza wspieraniem zadań projektowych szkielet zapewnia też informacje zwrotne dotyczące kosztów produkcji”. Zbadanie potencjału współczesnych technik uczenia maszynowego na potrzeby uczenia kształtowania trójwymiarowego stanęło na pierwszym miejscu w nowej innowacyjnej sieci treningowej GRAPES. Kolejnym obszarem, w którym poczyniono istotne postępy, jest badanie brył sztywnych z zadanymi stopniami swobody, co ma ogromne znaczenie dla prac projektowych związanych z robotyką, obrabiarkami, a nawet kinematyką cząsteczkową. Podczas oddelegowania stypendystów do partnera przemysłowego, którym była firma TopSolid (dawniej Missler Software), udało się wprowadzić niektóre z metod do głównej linii oferowanych przez to przedsiębiorstwo aplikacji „TopSolid”. Ponadto obecnie trwają oceny prototypowego oprogramowania, w tym algorytmów modelujących do kontroli obrabiarek, prowadzone przez stowarzyszonego partnera projektu ARCADES, firmę RISC Software.

Uznanie dla dokonanych osiągnięć i ich genialnych autorów

Wyniki prac prowadzonych podczas projektu ARCADES zostały przedstawiane przy przeszło 250 okazjach, w tym na prezentacjach naukowych, w publikacjach, na otwartych wykładach i targach nauki. „Nasi stypendyści stali się bardzo blisko współpracującą społecznością wyjątkowych młodych naukowców. Wielu z nich obejmie niebawem stanowiska naukowe w różnych krajach europejskich. Takie kosmopolityczne nastawienie pchnie ich kariery do przodu, a wraz z nimi aplikacje CAD oraz wspierane przez takie oprogramowanie branże”, podsumowuje Emiris. Zakłada się, że globalny rynek produktów CAD do 2030 roku wygeneruje prawie 19 miliardów dolarów zysku, a jednymi z głównych sprawców tego sukcesu będą najlepsi i najmądrzejsi stypendyści projektu ARCADES.

Słowa kluczowe

ARCADES, CAD, TopSolid, roboty, TshipPM, modelowanie geometryczne, kadłuby statków, architektura form swobodnych, mechanika obliczeniowa, CADfix

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania