CAD в автомобилостроенето

• CAD базираните модели служат не само за проектиране на цялостния външен вид на превозното средство, но и като основа за конфигурацията и модулните системи
  
  
• Софтуерът за проектиране е еволюирал до усъвършенствани CAD програми, които предоставят безброй възможности за процесите на разработка в автомобилостроенето
  
  
• Софтуерната развойна дейност в автомобилостроенето върви към интегрирани пакети, съчетаващи CAD със софтуер за симулация

CAD е основна част от процеса на разработка в автомобилостроенето. CAD базираните модели служат не само за проектиране на цялостния външен вид на превозното средство, но и като основа за конфигурацията и модулните системи. Те се използват и за процеси на симулация и верификация.

CAD системите не са новост за автомобилната индустрия – за първи път подобно решение е използвано в сектора през 1980-те години. От тогава до сега софтуерът за проектиране е еволюирал до усъвършенствани CAD програми, които предоставят безброй възможности за процесите на разработка в автомобилостроенето. Производителите ще се възползват все повече от тях, което ще спомогне за разрастването на пазара на CAD решения до 13,83 млрд. щатски долара до 2028 г.

В средата на 1980-те години процесът на разработка на едно превозно средство се базира на основаващи се на прототипи цикли на оптимизация. В тези години разработката на един автомобил отнема приблизително 40 работни часа, докато днес продължителността на този процес е едва 17 – 18 часа. Едва в края на 1990-те години виртуалните прототипи заменят завинаги физическите. Приложението им обединява партньори от цял свят, за да се сведе продължителността на цялостния процес на разработка на превозното средство до само 3 години.

Тенденции

Благодарение на 3D CAD програмите моделите еволюират от статични чертежи в триизмерни геометрични изображения. Освен това те включват допълнителни данни и характеристики. CAD се е превърнал в нещо много повече от софтуер за проектиране. Специфицирането на геометрични данни е етап със съществено значение в развитието на 3D CAD процесите. Параметрично-асоциативният софтуер разделяше администрирането на геометрията и нейните контролни параметри. Този контрол върху характеристиките на геометричния модел отвори възможност за приложения на проектиране спрямо специфичен проблем. Подобни CAD програми днес предлагат няколко функционалности, включително интегрирането на каталожни и макробазирани интерфейси и такива, позволяващи намеса в данните.

Интегрирани развойни платформи

Софтуерната развойна дейност в автомобилостроенето върви към интегрирани пакети, съчетаващи CAD със софтуер за симулация. Основното предимство на тази стратегия е, че се редуцират загубите, свързани с намесата в данните.

Новите интелигентни формати за обмен на геометрични данни ще могат да се справят не само с геометрични данни, но и с разширена продуктова информация. Очаква се те да повишат в значителна степен ефективността на виртуалните развойни процеси на продукти. Разработката ще премине предимно във виртуална форма – от началната концептуална фаза до следпродажбения етап. За да стане възможно това обаче, ще е необходимо интегрирането на още характеристики в 3D моделите, което да им позволи да се “държат” като истински.

На пазара вече се предлагат няколко интегрирани развойни платформи. Те обаче са сложни, което води до недостатъци по отношение на ефективността и управлението. Тези платформи предоставят множество функционалности и предлагат повече възможности от всякога.

За да бъдат по-успешни в бъдеще, следващото поколение развойни платформи трябва да бъдат по-интелигентни и да предлагат интеграция на множество дисциплини, което да улесни управлението и да повиши ефективността. Сътрудничеството между средата и CAD системите е от съществено значение за автомобилната индустрия.

Поради тази причина CAD позволява развойна дейност, базирана в облака, което дава възможност инженерите и проектантите да работят заедно. Съгласуваността между CAD платформите и управлението на данни ще предостави оперативна съвместимост от по-високо ниво.

3D печат

3D принтирането е възможността за създаване на физически модели, базирани на 3D CAD виртуални геометрични данни. Новопоявяващите се технологии позволяват използването на нови материали за непосредственото създаване на модел в рамките на развойния процес. Нещо повече, неговите характеристики са много близки до тези на продукта, предмет на серийно производство. Усъвършенстването на технологията за 3D принтиране може да я направи част от процеса на масово производство. Същественото понижение на разходите вследствие на 3D печата засилва интереса на производителите към по-широкото внедряване на технологията в развойната дейност.

Съчетаването на хардуерното и виртуалното моделиране в един-единствен процес ще обуслови необходимостта от нови интелигентни материали. Затова учени работят по разработването на гъвкав материал, базиран на нанотехнология, който да даде възможност както за контрол от 3D CAD геометричната информация, така и за ръчна обработка. Той ще позволи чрез 3D печат да се създаде хардуерен модел, след което той да може да бъде дообработен на ръка. За справянето с тези динамични 3D форми са необходими нови подходи спрямо софтуерните програми.

Програмиране

Усъвършенстваните CAD системи предлагат функционалности, поддържащи интегрирането на автоматизирани изчислителни режими, шаблонни модели и програми. Всичко това съкращава продължителността на развойния процес и същевременно увеличава качеството на продукта. CAD системите обаче все още демонстрират някои недостатъци в сравнение с вече съществуващи научни приложения като MATLAB. Понастоящем езиците за приложно програмиране не са на необходимото ниво за ефективно програмиране в рамките на CAD. Те имат няколко недостатъка по отношение на внедряването и комплексното програмиране. Освен това те поддържат разширени действия и съвместна работа само в ограничена степен.

Затова бъдещите CAD платформи ще предлагат усъвършенствано обектно-ориентирано програмиране. Те ще разполагат с интегрирани функции за ефективно решаване на задачи. Тези нови платформи ще променят процесите на програмиране, превръщайки ги в интегрирани развойни цикли.

В допълнение, CAD системите на бъдещето ще използват машинно самообучение, предоставяйки на инженерите оптимизирани процеси. По този начин те ще имат достъп до предложения за свързани с проектирането проблеми, които са базирани на автоматизирани алгоритми и бази данни.
Автомобилостроенето се характеризира с разработката на сложни компоненти, модули и системи. Това често включва оптимизирането на частично различни аспекти – висококачественото проектиране води до по-малко на брой цикли на модификация, подобрени развойни процеси и по-високо качество на продукта като цяло.