VoxelDance 5.0: модуль Design — свобода проектирования и автоматизация процессов

Теперь мы переходим к заключительной части обзора, которая касается модуля Design.

Модуль VoxelDance Design (VDD) добавляет возможность имплицитного (неявного) моделирования. Это открывает инженерам новый уровень свободы, позволяя создавать сверхсложные, функциональные и лёгкие детали быстрее, чем при использовании традиционного CAD моделирования.

Что такое имплицитное моделирование?

В отличие от традиционного B-Rep (Boundary Representation), который определяет геометрию через поверхности, рёбра и вершины, имплицитное моделирование описывает форму детали с помощью математических функций.

1TPMS — это геометрические формы, которые повторяются в трёх направлениях пространства и обеспечивают высокое соотношение площади к объёму, равномерное распределение нагрузок и плавную, непрерывную геометрию без острых углов. Они строятся на основе непрерывных поверхностей, описываемых математическими функциями и не состоят из отдельных элементов — их геометрия плавная, без резких переходов и углов. Такие структуры обеспечивают более равномерное распределение напряжений и лучше подходят для задач теплообмена, фильтрации и демпфирования вибраций.

Преимущества имплицитного моделирования:

• Неограниченная сложность: Полная поддержка самых сложных геометрий с высочайшим уровнем детализации (решётки, TPMS, текстуры).

• Устойчивость к ошибкам: Надёжная математическая основа устраняет типичные сбои и ошибки, характерные для работы с поверхностями и сетками.

• Производительность: Благодаря математическим моделям, имплицитное моделирование обеспечивает ускорение рабочих процессов до 10 раз.

Ключевые технологические возможности

Модуль Design предлагает набор инструментов, которые делают возможным то, о чём инженеры могли только мечтать в старых CAD-системах.

1. Генерация решётчатых структур2

VDD позволяет создавать структуры с контролируемой внутренней геометрией — главный элемент оптимизации веса и функциональности в аддитивном производстве.

• Типы структур: Поддерживаются стандартные заполняющие структуры или точно повторяющие контур детали.

• TPMS-ячейки: TPMS структуры, которые критически важны для высокоэффективных теплообменников.

• Гибкость: Более 60 готовых элементов в библиотеке + возможность создавать и импортировать пользовательские ячейки.

2 В VoxelDance Additive также реализована генерация решётчатых структур, но на основе стержневых ячеек, однако при больших объёмах они создают тяжёлую геометрию. В VoxelDance Design используется имплицитная генерация TPMS-решёток, которые математически описываются как непрерывные поверхности. Благодаря этому TPMS точнее по форме и работают быстрее, чем классические стержневые решётки при большом количестве элементов.

2. Текстурирование

Вместо долгой работы с сеткой пользователь может создать текстуру поверхности, задавая параметры шума или используя изображение из внешнего источника, и программа мгновенно создаёт рельеф. Шумовые текстуры формируют естественные, нерегулярные поверхности, напоминающие камень, ткань или кожу, Это может быть полезно если нужно улучшить сцепление, охлаждение или рассеивание света. Проекция изображений позволяет наносить узоры и карты высот (UV map) прямо на модель, изменяя её поверхность. 

3. Проектирование, управляемое полями

Это одна из самых мощных и инновационных функций. Она позволяет напрямую интегрировать данные симуляций (полученные, например, в модуле Engineering): распределения напряжений, тепловые поля, расстояния или математические формулы. Программа анализирует эти поля и автоматически изменяет геометрию так, чтобы материал располагался только там, где он действительно нужен — для повышения прочности, теплоотвода или гибкости. Такой подход делает проектирование действительно эффективным: модель адаптируется под реальные условия работы ещё на этапе разработки. В итоге мы имеем высокоэффективное, оптимизированное изделие и десятки часов экономии времени квалифицированных инженеров.

Автоматизация проектирования: Узловая система 

Для решения сложных и/или повторяющихся задач VDD предлагает систему нодов (узлов), или визуальные сценарии проектирования.

• Визуальное программирование: Система нодов и порядок их взаимодействия позволяет собирать сложные алгоритмы и рабочие процессы, соединяя операционные блоки.

• Повторное использование сценариев: Созданные сценарии (VGF-диаграммы) можно сохранять и переиспользовать. Это ускоряет итерации и экономит время, позволяя автоматизировать рутинные операции, такие как генерация решёток или оптимизация геометрии.

Примеры использования

Пример 1: Проектирование теплообменника

Традиционные теплообменники зачастую имеют жесткие требования по эффективности и размеру. Для повышения производительности инженеры обратились к структурам TPMS. Однако традиционные CAD-системы не справляются с геометрической сложностью таких структур. Более того, на начальном этапе симуляция выявила зоны с неравномерным теплоотводом в исходном дизайне.

Был применён модуль VoxelDance Design:

1. Благодаря имплицитному моделированию были созданы и настроены TPMS-структуры.

2. С помощью проектирования на основе полей данных инженеры смогли контролировать параметры решётки в каждой точке пространства. Они использовали данные тепловой симуляции для оптимизации, изменяя решётку так, чтобы устранить зоны перегрева и обеспечить максимально равномерный теплоотвод.

Результат:

• Увеличенное соотношение поверхности к объёму обеспечило лучшую теплопередачу.

• Автоматизированные рабочие процессы и быстрая настройка сократили время разработки с двух недель до одного дня.

• Устранены зоны неравномерного теплоотвода, подтверждена надёжность и эффективность.

Пример 2: Оптимизация опор при печати велосипедных рам

Велоспорт — одна из отраслей, где 3D-печать раздвигает границы. Стояла задача создать велосипед со строгими ограничениями по весу и форме. Основная сложность при производстве заключается в минимизации деформаций при печати, сокращении отходов и уменьшении сложной постобработки. При производстве, инженеры столкнулись с проблемой оптимизации опорных структур для печати. Использование традиционных опор (блок + колонна) приводило к:

• Избыточному расходу дорогостоящего материала.

• Сложной и трудозатратной постобработке.

• Повышенному риску деформации.

В результате, инженеры перешли на решётчатые опоры, сгенерированные с помощью VoxelDance Design.

1. Структура поддержки, а также внутренняя структура была сгенерирована с помощью VDD.

2. Надёжность и прочность новой конструкции была подтверждена термомеханическим моделированием в VoxelDance Engineering до начала печати, что гарантировало надёжность применяемой стратегии.

Результат:

• Снижение объёма опор на 85%.

• Существенная экономия времени, средств и материала.

• Снижение трудозатрат на постобработку.

Заключение

Модуль Design обеспечивает ощутимую экономическую и техническую выгоду:

• Снижение веса изделий: Применение решётчатых структур и оболочек позволяет экономить материал, не жертвуя прочностью.

• Повышение функциональности: Подход к проектированию на основе полей данных обеспечивает адаптацию конструкции под реальные нагрузки, превращая обычную деталь в адаптивную.

• Гибкость проектирования: Текстуры, TPMS и конформные решётки дают конструкторам инструменты для самых нестандартных решений.

• Автоматизация рутины: Система нодов позволяет многократно повторять рабочие сценарии, экономить время и сокращать количество итераций.

• Прямая экономическая эффективность: Снижение расхода материала и времени на проектирование непосредственно сокращает общие производственные затраты.

Комплексное решение для аддитивного производства.

VoxelDance 5.0 открывает новый уровень свободы для инженеров и конструкторов. Модуль Design отвечает за интеллектуальное проектирование и имплицитное моделирование, Engineering обеспечивает точные симуляции и компенсацию деформаций, а Manufacturing превращает цифровую модель в готовое изделие с учётом всех технологических параметров. Вместе они формируют комплексное, сквозное решение для аддитивного производства, которое сокращает путь от идеи до производства, повышает точность, снижает затраты и открывает инженерам новые возможности контроля при проектировании.

Реклама. OOO "3Д Вижн". ИНН: 7802253640