В статье рассмотрены вопросы применения систем автоматизированного проектирования, CALS- и аддитивных технологий для создания инновационной и конкурентоспособной продукции.
Ключевые слова: информационные технологии, 3D технологии, система CAE, CAD
В настоящее время промышленность для дальнейшей эффективной работы должна все время повышать свои производственные и экономические показатели. Для выполнения этого требования необходимо постоянно оптимизировать производство, повышать качество своей продукции, разрабатывать новые современные типы изделий [2].
В настоящее время развитие науки, а вместе с тем и инновационных технологий, связано с постоянным совершенствованием подходов к научным изысканиям [5]. Разработка, моделирование, оптимизация техники и технологий в производственных процессах неразрывно связаны с проведением эксперимента. Важно правильно спланировать эксперименты, для того чтобы, с одной стороны, снизить объем и время научных изысканий, с другой — получить точные и адекватно описывающие изучаемый процесс модели.
Экспериментаторам необходимо знать и широко использовать эффективные методы научных исследований. Экспериментальные исследования могут быть спланированы и выполнены с применением классических методов, с помощью имитационного [1] или математического подходов [3]. В современном мире разработка и проектирование новых изделий производится автоматизировано, с использованием специального программного обеспечения. В разработке современной инновационной продукции важным звеном является система автоматизированного проектирования (САПР). Она позволяет в автоматическом режиме решать задачи конструирования, проводить необходимые инженерные расчеты и технологическую подготовку производства, изготавливать изделия.
В САПР выделяют следующие системы проектирования:
1.Функциональная. Ее называют системой расчетов и инженерного анализа или системой CAE. CAE включает в себя программное обеспечение, предназначенное для решения разнообразных инженерных задач, которые включают в себя расчѐты, анализ и моделирование физических явлений и процессов. Технология CAE позволяет оценить поведение программной имитационной модели технологического процесса или объекта в реальных условиях эксплуатации. Она доказывает работоспособность данной модели без привлечения больших затрат времени и средств.
2.Конструкторская. Системы конструкторского проектирования называют системами CAD. CAD технология включает в себя программное обеспечение, которое необходимо для автоматизации двумерного и трехмерного проектирования, создания необходимой конструкторской и производственно-технологической документации.
3.Технологическая. CAM-технология представляет собой автоматизированную систему, предназначенную для компьютеризированной подготовки производства [2].
Внедрение в промышленное производство САПР и технологий компьютерного проектирования привело к комплексному развитию CALS-технологий. CALS-технологии используют различные CAD/CAM/CAE-системы. Использование в производстве CALS-технологий позволит повысить конкурентоспособность промышленных предприятий и их продукции, существенно уменьшить объѐмы проектных работ, сократить затраты на производство и закупку продукции, снизить стоимость эксплуатации техники, уменьшить сроки закупки запасных изделий. CALS-технологии позволят сократить время вывода современной инновационной продукции, повысить экономическую эффективность производства.
Например, в оборонной промышленности и военно-технической инфраструктуре использование CALS-технологий позволило ускорить выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) на 40 %, снизить затраты на закупку продукции на 30 %, уменьшить сроки закупки запасных частей на 22 %.
В настоящее время в различных отраслях промышленности при разработке и моделировании новой современной продукции находят применение аддитивные технологии. Аддитивные технологии предполагают изготовление изделия по данным цифровой CAD-модели методом послойного добавления материала. Их называют также технологиями послойного синтеза. Они позволяют значительно ускорить проведение НИОКР. Данные технологии в ближайшем будущем, по мнению экспертов в этой области, будут использованы и при конечном производстве продукции.
Для быстрого прототипирования используются устройства 3D-печати, что позволяет значительно ускорить время разработки новой продукции. 3D-печать помогает уменьшить стоимость производства небольших партий продукции, так как нет необходимости в создании специального производственного оборудования. Прототипы продукции позволяют провести необходимую предварительную оценку и протестировать необходимые характеристики перед серийным производством продукции.
3D-принтер «распечатывает» цифровые файлы трехмерных моделей при помощи последовательного нанесения друг на друга слоев необходимого материала. В качестве материала могут использоваться жидкие полимеры, порошковые металлы, ABS, PVA и PLA пластик, фотополимеры, нейлон и другие материалы. Слои соединяются между собой при помощи специального клея или лазером. По сравнению с традиционными технологиями изготовления продукции (например, литьем), аддитивные технологии являются практически безотходными, более компактными и экономичными.
Массовому распространению 3D-печати в настоящее время мешает достаточно высокая стоимость оборудования, но в ближайшем будущем стоимость аддитивных технологий будет уменьшаться и в конечном итоге 3D-печать будет использоваться повсеместно.
Литература:
- Перфильев П. Н. Моделирование и оптимизация технологических процессов лесопромышленных производств: учеб. пособие [Электронный ресурс] / П. Н. Перфильев, Г. Я. Суров, Д. А. Штаборов — Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова, номер гос.рег. 0321503275, 2015.
- Перфильев П. Н. Применение современных технологий в промышленных системах [Текст]: / П. Н. Перфильев / Сборник научных трудов по материалам международной научно-технической конференции «Металлообрабатывающие комплексы и робототехнические системы –перспективные направления научно-исследовательской деятельности молодых ученых и специалистов» — Курск, ЮЗГУ, 2015. — с.146–150.
- Зленко М. А. Аддитивные технологии в машиностроении / М. А. Зленко М. В. Нагайцев, В. М. Довбыш // пособие для инженеров. — М. ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» 2015. 220с
