工業軟件(CAD):PTC新產品Creo 8.0深度解析
2021年中國經濟逐漸企穩,市場競爭再度活躍,產品研發塑造企業核心競爭力備受企業管理層關注。產品的設計和制造團隊比以往任何時候都更需要在不犧牲創新或者是質量的前提下,更加有效,更加經濟的打造產品。PTC作為三維設計軟件、PLM、物聯網增強現實平臺的領跑者,旗下的3D計算機輔助軟件Creo提供了當今市場上具有較大可擴展性的3D CAD產品開發包和工具。
為了進一步的幫助企業的產品設計研發團隊加速產品的設計進程,設計更出色的產品,PTC推出了全新一代的三維CAD設計軟件——Creo 8.0,實現了產品設計的最初階段,無縫過渡到制造及后續的階段。Creo強大成熟的功能也很好地融合了新的技術,例如人工智能、增強現實、并行計算、增材制造和IOT,幫助設計者更快的迭代設計,降低了成本,并改善了產品的品質。Creo 8.0在可用性和效率上也有顯著的提高,同時為基于模型定義及增材制造減材制造增加了全新的工具。
在全球化競爭白熱化的時代里,組成產品經久不衰的基因至少有兩點:1)是持續的提升用戶體驗;2)是持續的技術創新。在工業軟件領域,PTC從1985年公司起步,到如今已經有30多年的歷史,實現技術創新最簡單的一個答案就是引領或者緊跟技術浪潮。
上圖其中標黃的部分跟CAD軟件都非常有關聯。比如說3D打印、人工智能、高性能計算和物聯網的技術等。其中可以看到幾個明確的方向如下圖:
AI智能設計、高性能計算、面向3D打印、AR體驗、IOT互聯設計、SaaS云化
更重要一點是這些技術融合之后,我們創造的這些數據可以能在一個共享的平臺上自由流動,并且可以實現復用。Creo在這些領域中,在CAD工業里引領了整個行業的浪潮。在新興技術領域,Creo 8.0有四大領域的增強。
(一)增強用戶體驗,提升建模效率
1、UX增強
1)Creo 8.0 著重改進了儀表板的交互的方式,可以顯示多對話框。
2)基準平面可著色,直觀顯示。
3)主體面組可選擇透明色或增強顯示。
2、模型樹增強
我們現在看到的是一個燈的殼體的設計過程,左邊模型樹上出現了一些特別的設計對象或者設計項,Creo 8.0可以進行分組,將設計過程中的線、面等分門別類放入設計項下面。設計線形成的樹也可以單獨分離,與傳統模型樹區別開來。
因為模型樹描述了模型創建的歷史,設計項與模型樹的分離可以使我們更好的查找、使用與理解我們的模型。
3、可視化歷史主體
通過顯示快照這種方式,可以快速的了解到任何一個曲面背后的組成部分,查看他們是通過裁剪、相交、剪切還是延伸等等過程形成的復雜形狀。以往理解這個曲面的構造,要很詳細的查看建模歷史,很費時費力,但是現在一鍵就可以完成。同時我們也可以對之前的特征直接復用而無需了解其構造歷史。
4、孔特征
除了曲面之外,我們在用戶體驗上面大大增強了對孔的功能。在工業產品設計當中有大量的孔的,比如車架、風機底座等。那么在8.0里面我們可以批量的生成孔特征,同時孔也支持輕量化的表示。同時我們也支持了很多螺孔的新標準,包括NPT、SO等。
5、整體化處理外購件
6、渲染
渲染過程支持英偉達GPU并行計算,與CPU相比效率成倍提升。同時支持降噪的功能,動態渲染的時候,可以調整模型,效果更好。
7、其他
(二)跟蹤前沿技術,關注軟件應用性
1、符號功能
Creo 8.0著重提升了符號領域的功能。首先Creo擁有一個全新的符號庫,可以選到常用的各種符號,同時支持自定義,通過拖拽可以實現放置。
同時對于焊接來講,對焊接特征更新后,會自動更新為對應符號,同時通過語義查詢,也可以確定焊接相關面。將簡單的文本描述變成實際語義。
2、標注功能
標注功能從形位公差拓展到裝配,提高正確率。可以在標注環境中直接補充尺寸。對于歷史模型可以提供標注檢查,并進行批量處理。
3、獨立注釋
通過組的方式,可以一次選擇多個曲面。
4、工程草繪
可以直接在二維圖環境里面修改或者創建二維圖紙,而且圖形完全受控于尺寸。通過捕捉導向鍵,可以自動識別關鍵位置。
(三)創成式設計與仿真
1、仿真驅動設計
創新設計背后整合的是人工智能的技術,在上一個版本里面就已經推出了。實時仿真功能能推出時間還要更早,背后集成ANSYS仿真引擎。8.0版本著重提升了實時仿真在流體分析的能力,在上一版本瞬態能力后又一大提升。
同時還可以來定義探針,對局部某一個位置參數進行測量,比如速度、溫度,流量等等。通過CREO可以迅速進行實時仿真,不需要使用者具備高難的CFD知識。同時仿真結合了模型,在模型有更改的時候可以及時反映。
除了實時仿真,CREO還擁有結合線性和非線性的能力。這個功能在上一個版本就推出,但在8.0版本著重進行網格的控制提升。現在對于網格的控制可以拉到特征樹上。也可以在流程管理中看到網格,并進行修正。
2、創成式設計
創成式設計(Generative Design)是通過編寫算法和程序來設計的過程,是一個人機交互、自我創新的過程。具體來說由設計師選擇生成模型的策略、編寫算法,以人機交互的參數化建模,根據客觀的設計目標,結合仿真、優化方法,直到獲得最優化的設計。
創成式設計方法完全不同于傳統CAD的手工建模方法,創成式設計是通過編寫算法和程序來設計的過程,可見的模型是執行算法和程序的結果。為了編寫設計程序,設計者必須知道如何分解設計邏輯,并且必須選擇適當的編程元素來表示基本部分以及這些部分之間的關系。這些程序跟其他的計算機程序一樣,是按照一定的規則邏輯編寫的,其中有一些基礎算法或特別專業的算法可能是別人編好的,在設計師編制自己的模型生成算法時調用即可。
創成式設計是通過編程進行的,設計師們的設計思維模式和工作過程也更像是一個程序員。他們不再需要在腦子里想出具體的形象,而是需要圍繞任務、設計目標、功能、約束、幾何關系、變形規則等等,厘清它們的關系,并且可以用規則來描述它們,這一描述規則的過程我們可以稱為基于模型的系統工程(MBSE)。
1)自動創建設計域包絡
首先的一個改進在于自動計算設計區域。只需要提供零件和零件接口位約束條載荷等,軟件就會自動為我們設計出一個幾何空間,這有別于傳統的同步優化技術,傳統方法要求我們必須有制定形狀。但手動模式也可以同時使用。
2)脫模角控制
通過增加可控的脫模角、控制最小圓角半徑,實現對鑄造工藝更好地支持。
3)異步控制
操作過程中可以使得創成式設計與其他操作同時進行。
從4.0版本開始,我們就在增材制造領域進行了很多投入,在8.0版本主要在4個領域有所增強。
1、增材制造
通過仿真結果來構建晶格。
打印方向優化:對設計師打印方向的選擇提供建議,在優化過程中賦權,實現多目標優化過程。
2、減材制造(傳統數控加工)
在8.0里面引入了5軸的高速加工,能支持粗加工材料粗加工以及去毛刺。快速的從三軸切換成五軸。由此可以很好地提升加工效率、表面光潔度,延長刀具壽命。
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