Autodesk Inventor Professional

Autodesk Inventor Professional je rozšířenou verzí základního programu Autodesk Inventor. Stejně jako internetový prohlížeč slouží uživatelům především k zobrazování obsahu web stránek, je Inventor zaměřen především na počítačovou podporu navrhování a společně s aplikacemi např. AliasStudio, Showcase, nebo AutoCAD Electrical a AutoCAD Mechanical je jednou ze zásadních aplikací tvořící programové vybavení společnosti Autodesk pro Digitální Prototypování. Ve verzi Autodesk Inventor Professional jsou zahrnuty moduly řešící specifické úlohy, jako jsou Pevnostní analýza, Dynamické simulace, Návrh trubek a potrubí a Tooling pro tvorbu vstřikovacích forem.

Dnes v již takřka každé oblasti činnosti člověka hraje více či méně důležitou roli počítač a jeho programové vybavení. Pro různé úkony a kýžené výsledky v daných oborech existuje nepřeberné množství aplikací. Stejně je tomu také v oblasti strojírenství, resp. v počítačové podpoře této oblasti. Společnost Autodesk nenabízí pouze aplikace, ale celistvé řešení návrhu digitálního prototypu, kde klíčovou roli hraje Autodesk Inventor. Inventor lze použít pro počítačové navrhování modelů a jejich následné ověřování. Nalezne uplatnění zejména v oblasti strojní konstrukce a navrhování, nicméně výjimkou nejsou ani aplikace výrazně jiných oborů (stavebnictví, elektrotechnika, zdravotnictví, atd.).

Modul pevnostní analýza

Pevnostní analýza využívá metody konečných prvků (MKP). Tato technologie pro deformačně-napjatostní analýzu v Inventoru byla vyvinuta společností Plassotech, Inc. Jako první vznikl přídavný modul pro pevnostní analýzu dostupný na Autodesk Labs a to Advanced simulation technology preview. Tento modul byl dostupný pro Inventor 2009. Ve verzi 2010 již došlo k implementaci tohoto programu do Inventoru.

Pevnostní analýzu lze využít u lineárního materiálového modelu, který je v případě statiky představován lineární závislostí stavu deformace na zatížení. Analýza využívá jako základní element kvadratický tetrahedron typu SOLID. Díky algoritmu automatické generace sítě je zajištěno vhodné rozdělení objemu na konečný počet elementů. Hodnota velikosti elementu se nastavuje jako zlomek celkové velikosti modelu a tím lze ovlivnit celkový počet elementů, na který je model rozdělen. Výhodou pro vyšší přesnost a kratší výpočtový čas je možnost lokální změny hustoty sítě. Tím lze docílit přesnějších hodnot v místech, o která se zajímáme. Dalšího zpřesnění výsledku se dosahuje automatickou konvergencí, kdy je provedeno několik výpočtů s různou hustotou sítě a z grafu lze zjistit hodnotu, ke které veličina konverguje.

Pomocí Pevnostní analýzy lze provést nejen pevnostní výpočty ale také výpočty modální analýzy. Výpočty modální analýzy slouží k určení vlastní frekvence. Na základě výsledku modální analýzy můžeme ověřit, jestli není jedna z vypočtených základních frekvencí blízka frekvenci buzení (vznikající například otáčkami elektromotoru). Pokud zmíněný stav nastane, je možné změnit geometrii modelu a tím se vyhnout možným komplikacím.

Možnost parametrické optimalizace nám pomáhá šetřit náklady na materiál a snižovat hmotnost výrobků zbytečným předimenzováním. Pokud si nastavíme do optimalizace konkrétní parametry modelu, program je schopen zjistit ideální hodnotu pro každý parametr tak, aby byla stále zajištěna zadaná bezpečnost vůči meznímu stavu.

Pevnostní alanýza rámů

Pro konečnoprvkovou analýzu dlouhých štíhlých těles je modul simulation rozšířen o speciální prostředí nazvané pevnostní analýza rámů. Zde jsou rámové konstrukce nahrazeny prutovými elementy typu beam a celý výpočet je výrazně přesnější a rychlejší.

Modul dynamické simulace

Při vytváření digitálního prototypu nabízí Autodesk Inventor možnost analyzovat dynamické vlastnosti tohoto prototypu. A to díky modulu Dynamických simulací. Díky modulu Dynamických simulací dochází ke snížení počtu fyzických prototypů, což je spojeno se snížením nákladů na vývoj mechanizmu.

V modulu dynamických simulací jsou rozlišeny dva základní režimy a to konstrukční režim a výpočetní režim. V konstrukčním režimu jsou vytvářeny spoje mezi jednotlivými komponentami, které definují jejich stupeň volnosti. Spoje je možné vytvářet manuálně, ale také převodem vazeb sestavy na spoje dynamických simulací. Zatížení mechanizmu jsou definovány také v konstrukčním režimu. Zatížení je možné realizovat pomocí síly, nebo momentu.

Ve výpočetním režimu můžeme analyzovat mechanizmus z hlediska jeho dynamického chování. K analýze dynamického chování využívá Autodesk Inventor okno grafů. V okně grafů je umožněno přehledně analyzovat jednak rychlost, zrychlení a dráhu libovolného bodu pomocí trasy. Dále je možné analyzovat silové působení v jednotlivých spojích.

Zmíněné výsledky z dynamické analýzy lze exportovat v podobě grafů do aplikace Microsoft Excel. Také silové působení lze exportovat do Pevnostní analýzy aplikace Autodesk Inventor nebo do aplikace ANSYS WorkBench.

Modul Routed

Modul Routed je další specializovanou profesionální verzí programu Inventor. Jedná se o aplikaci určenou pro navrhování trubek, potrubí a pružných hadic, dále také pro návrh kabelů a svazků. Díky předem nastaveným pravidlům o minimální a maximální délce jednotlivých segmentů s příslušným výběrem armatur lze trasování efektivně automatizovat. V následujícím textu najdete stručný přehled funkcí programu.

Již základní verze Autodesk Inventor má v Obsahovém centru zahrnuty všechny běžně užívané normalizované tvarovky, trubky, potrubí i hadice. Modul Routed umí tyto normalizované součásti zahrnout do tzv. Stylů, kde jsou předchystány konstrukční zásady pro automatizované i manuální navrhování trasovaných systémů. Uživatel může tyto styly upravovat pro své potřeby. Definovat lze styly trubek a potrubí, které podporují používání závitových, svařovaných a přírubových potrubních spojů. Navrhovat lze samoodvodňovací rozvody, které vyhovují přísným hygienickým normám v oblastech potravinářského a zdravotnického průmyslu.

V rámci automatického trasování si může konstruktér vybrat vždy z několika variant trasy daného úseku nebo využít manuální postup pomocí nástrojů 3D náčrtu. Následně je trasa obalena potrubím a tvarovkami příslušné mezinárodní normy (ANSI, DIN, ISO, JIS aj.). Jelikož v rámci tohoto procesu dochází ke tvorbě objemových 3D modelů, můžeme snadno získat hmotnost a objem součástí a řešit kolizní stavy možného průniku těles. V případě dlouhých úseků se mezi jednotlivé segmenty vkládají příslušné spojky.

Ve tvorbě asociativních výkresů, které se aktualizují vždy, když dojde ke změně 3D modelu, je možno využít izopohledů s automaticky vygenerovanými osami potrubí. Při kótování izopohledů se vynášejí skutečné délkové hodnoty. Pro dlouhé trasy jsou k dispozici přerušené pohledy, které opět respektují skutečné délkové hodnoty.

Routed umí již v prostředí 3D modelu sestavy exportovat trasy i armatury do formátu ISOGEN PCF pro tvorbu izometrických výkresů aplikací jako je např. Alias ISOGEN. Tento program na základě vstupních dat z modulu Routed automaticky generuje izopohledy tras se specializovanými značkami tvarovek včetně kusovníku.

Dalším užitečným exportem z Routed jsou ASCII kódy poskytující potřebné informace pro stroje na ohýbání trubek.

Aplikace Routed zahrnuje rovněž sadu nástrojů pro návrh kabelů a svazků. 3D návrh kabelů a konektorů zajišťuje jejich správné rozmístění pro výrobu a omezuje výskyt možných chyb. Routed úzce spolupracuje s programem AutoCAD Electrical, z které umí načíst kompletní seznamy vodičů a konektorů do sestavy. Obsahové centrum zahrnuje rozsáhlou knihovnu konektorů, ale i jednoduchý editor s průvodcem pro přidávání vlastních konektorů do Obsahového centra. K nástrojům pro generování výrobní dokumentace elektrických rozvodů patří automatická schémata zapojení svazků, zprávy obsahující seznamy rozvodů, tabulky konektorů a výstupní XML soubory pro tvorbu schémat a diagramů v programu AutoCAD Electrical.

Modul Tooling

Profesionální modul Tooling je nadstavba vyvinutá nad aplikací Autodesk Inventor. Je určen pro návrh vstřikovacích forem a umožňuje konstruktérům rychlou a přesnou tvorbu lisovacích nástrojů přímo z 3D modelu výlisku. Práce s digitálním prototypem snižuje výskyt chyb, zkracuje proces návrhu a tím výrazně zmenšuje náklady na výrobu.

Tooling v návrhu forem kombinuje hluboké odborné znalosti s automatizovanými procesy a asociativitou, čímž osvobozuje konstruktéry od únavné rutinní práce. Intuitivní metody a kompletní parametrizace návrhu zásadně zkracují cyklus tvorby vstřikovací formy.

Modul Tooling byl navržen na základě technologie MOLDFLOW, která je celosvětově uznávaným lídrem v oblasti optimalizace chování vstřikovaných plastových dílů. Autodesk zakoupil v roce 2008 společnost Moldflow a získal tak do svého portfolia programy Moldflow Insight, Moldflow Adviser a Moldflow Communicator.

K hlavním prvkům modulu Tooling patří:

• Víceotisková forma - sada operací, které usnadňují několikanásobné umísťování a zaformování výlisků (výstřiků) do tvárnice i tvárníku s ohledem na polohu vůči dělící rovině a vtokovému rozvodu. Velmi rychlé a pohodlné je nastavení orientace a polohy součástí bez nutnosti aplikování polohových vazeb. Výhodou je rozšířená funkčnost pole komponent.
  

  
  
• Vtokový kanál, Rozváděcí kanály a Vtokové ústí - návrh vtokového systému umožňuje uživatelům specifikovat typ a umístění vtoků a definovat náčrt kanálků automatickou metodou nebo manuálně. K vyhledání optimálního bodu vtokového ústí lze spustit analýzu, jejímž výsledkem je návrh umístění vtoku z hlediska nejlepšího možného zatékání termoplastu. Konečná lokalizace musí samozřejmě respektovat vzhled výrobku a jeho zamýšlené používání. Tooling nabízí k rychlému použití různé tvary kanálků i vtoků.
  

  
  
• Temperace - pro snadnou a přesnou tvorbu chladících kanálů se využívá kombinace náčrtu s pracovní rovinou nebo lineární způsob umísťování. Výhody 3D modelování s přehlednou optickou kontrolou pomáhají zvládnout důležitý úkol, kterým je rychlá a rovnoměrná cirkulace chladicí kapaliny ve všech potřebných deskách rámu, ale především kolem tvarových dutin. Správná teplota nástroje má významný vliv na zabíhavost taveniny a dobu chlazení výstřiku, čímž ovlivňuje i dobu trvání cyklu automatického chodu formy. Z rozšířené databáze Obsahového centra máme k dispozici specializované komponenty, jako jsou zátky, náustky, přepážky, chladící trubičky, spirály pro chlazení jader, těsnící kroužky apod.
  
  
• Tvárnice a Tvárník - (tvarová dutina a tvarové jádro) - Tooling zde pomáhá řešit komplexní problémy s detekcí zakřivené dělící roviny. Kombinace adaptivních funkcí a pokročilých modelovacích metod poskytuje automatickou úpravu tvarů, např. hromadné záplatování všech otvorů ve tvarových plochách dělící roviny nebo automatické generování dělících ploch. Modely plastových výlisků můžete pohodlně otisknout do tvarových desek nebo importovat dutiny a jádra z jiných projektů. Vyhazovače, vložky šoupátek a trny zvedáků se asociativně přizpůsobují změnám ve tvarových dutinách.
  
  
• Analýza smrštění - modul Tooling poskytuje databázi, která obsahuje více než 8000 termoplastů se všemi potřebnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Výběr materiálu má vliv na prvotní určení smrštění výlisku. Po zaformování modelu výrobku, umístění vtoků a definování dělící roviny přichází ke slovu analýza smrštění, jejíž výstup odlišného smrštění ve všech třech osách (x, y, z) se asociativně promítne do zvětšení tvarových dutin formy.
  
  
• Normálie pro formy - Obsahové centrum je doplněno o rozsáhlou škálu normalizovaných dílů známých světových výrobců (DME, HASCO, Futaba, LKM, Pedrotti, Polimold, Rabourdin, Strack a další). Kromě kompletních rámů forem jsou k dispozici knihovny chladících komponent, vyhazovačů, vodících sloupků a pouzder, vtokové vložky, středící kruhy, zámky, pružiny, šoupátkové a zvedací mechanizmy atd. Umístění těchto komponent do rámu formy způsobí automatické vytvoření otvorů do příslušných desek. Databázi normálií pro formy můžete rozšířit o vlastní uživatelské součásti pomocí chytrého průvodce.
  

  
  
• Automatické výkresy - Tooling poskytuje automatizované funkce pro tvorbu výkresové dokumentace na základě výrobních požadavků nástrojárny. Automatické výkresy zahrnují základní pohledy, vnější rozměry, kusovník, pozicování a příp. tabulku děr. Automatické výkresy mohou být samozřejmě ručně upravovány běžnými výkresovými funkcemi Inventoru. Pokud dojde ke změně 3D modelu součástí a sestav, Tooling aktualizuje a asociativně upraví všechny výkresové pohledy s kótami, poznámkami, kusovníkem a dalšími příslušnými tabulkami.
  
  
• Znalostní databáze - s instalací modulu Tooling získáte navíc zkušební soubory součástí a sestav s podrobným popisem následujících cvičení: Základy návrhu forem, Tvorba víceotiskových forem, Analýzy zatékání, kvality a smrštění, Zaformování do tvárnice a tvárníku, Vkládání sestav šoupáků a zvedáků, Organizace a struktura dat projektu. Napříč celým návrhem formy je dostupná nápověda, která je kromě podrobného popisu programu zároveň malou učebnicí konstrukce forem a úvodem do teorie termoplastů.

O Inventoru je obecně známo, že se lehce učí a snadno používá. To samé platí i pro další z řady profesionálních modulů - Tooling. Průvodce návrhu forem provede uživatele krok za krokem celým procesem a pomůže rychlému osvojení všech potřebných nástrojů. Kompletní asociativita poskytuje konstruktérům rychlé variabilní změny dle požadavků a připomínek schvalovacího řízení. Úprava základního 3D modelu výlisku se tak automaticky promítne do tvarové dutiny a tvárníku, následně proběhnou potřebné změny v chladících kanálech a v celém rámu formy včetně příslušných standardizovaných součástí.

Již třetí verze profesionální nadstavby Tooling se k nám dostává posílena o nové modelovací nástroje návrhu formy, kolizní kontroly rámu a nové prvky simulace vstřikování. Stávající funkce byly rozšířeny a vylepšeny pro potřeby digitálního prototypování se zachováním plné asociativity, která významně usnadňuje týmovou spolupráci.
Zkušení konstruktéři, ale i začínající uživatelé jsou přirozeným způsobem prováděni celým návrhovým procesem díky intuitivním nástrojům systému Tooling. Některé komplikované operace jsou dle potřeby automatizovány, např. záplatování otvorů a generování dělících ploch.
Hlavním tématem ve vývoji Tooling 2012 se stala potřeba uživatelů rychle a bezchybně navrhovat vstřikovací formy bez nezbytných mnohaletých zkušeností.

Zvýšení produktivity
Kromě práce na vylepšení formařského modulu a vývoji nových funkcí se tvůrci programu zaměřili i na zvýšení produktivity. Tooling 2012 přináší následující zdokonalení ve výkonnosti:

• Do analýz Moldflow byla přidána podpora pro grafický procesor, což výrazně urychlí výpočty a práci s výsledky.
• Středící kruh můžete vkládat ještě před umístěním vtokové vložky. Konstruktér sám volí takový postup návrhu, jaký je vlastní jeho způsobu přemýšlení.
• Obsahové centrum bylo rozšířeno u dodavatele rámů forem LKM. Ve spolupráci s výrobcem LKM tak byla kompletně doplněna jeho databáze.
• Do nástroje pro nastavení orientace byl přidán předběžný náhled. Nebudete se již zdržovat čekáním na změny zpětných editací.
• Proces automatické tvorby záplat a dělících povrchů lze kdykoliv zastavit v případě, že došlo k unáhlenému spuštění procesu s chybně zadanými vstupy.
• Dialog pro vkládání vyhazovačů byl rozšířen o předefinování počátku souřadného systému pro jejich pohodlnější a přímočařejší umísťování.
• Kolizní hlášení byla doplněna vysvětlujícími texty ke snadnějšímu porozumnění řešeného problému.
• Dialog kombinace tvárníků a tvárnic obsahuje navíc zapnutí nebo vypnutí náhledu, čímž si ověřujeme výsledek ještě před jeho potvrzením.

Tooling nabízí širokou škálu formařských normálií. Ve spolupráci s výrobci rámů forem a příslušných komponent přináší funkční dodavatelské 3D katalogy, takže ušetříte čas jejich nutným modelováním.

Tvarové vložky - výběr ploch

Výsledky analýz pro Moldflow Communicator

Export 3D modelů do Moldflow Insight

• V rámci tohoto procesu označíte tvarové vložky, chladící kanály a komponenty pro export.
• Dle potřeby definujete vnější propojení hadic.

Zrovnoměrnění průtoku
Pokud máte nainstalován program Moldflow Adviser, můžete využít nový příkaz Runner Balance (Zrovnoměrnění průtoku) k provedení analýzy pro vyrovnání průtoku taveniny rozváděcími kanálky u víceotiskových forem.

Autor rámu formy

Kontrola chladících kanálů

• Bezpečnostní kontrola - vzdálenost od kanálu k povrchu desky
• Kontrola průniků jednotlivých kanálků
• Kontrola systému temperace - minimální rozteče mezi kanály

Metrické závity pro chladící kanály

Úpravu hodnot, doplňování velikostí závitů a nastavení výchozí normy můžete provádět editací souboru Thread.xls, který naleznete ve složce Knihovny stylů (Design Data).

Záplaty a Dělící povrchy přes Křivku siluety

Barevné zvýraznění pro Záplaty a Dělící povrchy

Uživatelský rám formy

Úprava zaformované součásti

Snadno použitelné modelovací prvky, které souvisejí s návrhem forem, jsou zahrnuty přímo do modelování plastových součástí a tím modul Tooling významně zefektivňuje návrh vstřikovacích forem.

Přechod ze součásti do návrhu formy

Hromadné vkládání středících kruhů

Rozšíření definice obrobku

Vylepšení dialogů v zadávání hodnot

Umístění vtoku X, Y, Z
Kromě původního způsobu umísťování vtoku přes relativní souřadnice U, V můžete nyní zadávat rovněž hodnoty od počátku souřadného systému ve směrech X, Y, Z.

Vkládání plastové součásti

• Zarovnání s těžištěm součásti
• Zarovnání se základním souřadným systémem součásti
• Zarovnání s pracovním konstrukčním prvkem - lze vybrat uživatelský souřadný systém nebo pracovní bod

Staniční kóty

Završením návrhu formy a současně jeho potvrzením je výkresová dokumentace. Tooling umí automaticky generovat pohledy se základními kótami, včetně kusovníku nebo tabulky děr.

Moldflow

Analýzy Moldflow, které modul Tooling poskytuje, umožňují kvalitně optimalizovat váš konstrukční návrh, snížit množství opakujících se operací a vyvarovat se případným chybám, což v souhrnu významně šetří váš čas i peníze.