W październikowym numerze Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich rozpoczęliśmy cykl artykułów na temat technicznych aspektów zastosowania systemu CATIA V6. Dziś – kolejny odcinek, który ma odpowiedzieć na pytanie: co nowego oferuje V6 w zakresie modelowania powierzchniowego?

Andrzej Wełyczko

Określenie „co nowego” powinno być tu rozumiane jako porównanie z tym, co jest dostępne na poziomie V5. I tu trzeba podkreślić, że zakres prac projektowych, które mogą być wspomagane w środowisku V6 nie uległ zasadniczej zmianie. CATIA zawsze była i pewnie będzie systemem, który kompleksowo wspomaga proces projektowania, a nie tylko wybrane obszary zastosowań. Dlatego w rodzinie Shape Design znajdziemy grupy różnych produktów dedykowanych dla różnych zastosowań (użytkowników): projekt koncepcyjny (Imagine), projekt szczegółowy (Design for Engineering) i przygotowanie do wytwarzania (Design for Manufacturing).
Modelowanie powierzchniowe może być (i jest) z powodzeniem stosowane w wielu dziedzinach. Ja skupię się na branży motoryzacyjnej, bo to właśnie tu zalety modelowania powierzchniowego są szczególnie użyteczne. Trzeba też zauważyć, że wszystko to, co pojawia się w systemach CAD „na życzenie” lub jako oferta dla branży motoryzacyjnej jest dostępne (prawda, że czasem z pewnym opóźnieniem) także dla innych sektorów przemysłu.
Każdy z obszarów modelowania powierzchniowego ma swoją specyfikę, która musi być uwzględniona przez wspomagające projektowanie środowisko CAD. I tak w początkowej fazie procesu powstawania modelu powierzchniowego, czyli wtedy, kiedy projekt z koncepcji rozwija się w kierunku precyzyjnej definicji stylizacyjnej istotna jest możliwość integracji szkiców odręcznych (2D) ze środowiskiem 3D oraz swoboda modelowania uwzględniająca spełnienie wymagań estetycznych i aerodynamicznych. Na tym etapie użytkownik pracuje w środowisku CATIA FreeStyle, CATIA Imagine & Shape lub CATIA ICEM Shape Design. Każde z tych środowisk (pomimo różnych modeli matematycznych, które definiują model powierzchniowy) jest przykładem zastosowania technik modelowania bezpośredniego (direct modeling). Z punktu widzenia użytkownika istotne jest to, że format zapisu danych modelu powierzchniowego, wykonanego w dowolnym z tych środowisk, jest identyczny. Wniosek jest oczywisty: nie ma konieczności konwersji danych po zmianie środowiska pracy. Na przykład, model wykonany w środowisku Imagine & Shape może być bez żadnych ograniczeń i procedur przygotowawczych „uszczegółowiony” w środowisku ICEM Shape Design. I to jest istotna różnica pomiędzy V5 a V6, bo dopiero w V6 kupiony kilka lat temu ICEM jest integralną częścią rodziny CATIA Shape.
Oczywiście nie zawsze proces projektowy zawiera wszystkie etapy, pokazane na rysunku 2, ale istotne jest to, że każdy proces definiowania modelu powierzchniowego może być wspomagany w systemie V6. Przecież nie w każdym przypadku jest niezbędny model koncepcyjny (Imagine & Shape), a potem stylizacyjny (ICEM Shape lub Freestyle). Zawsze jednak jest niezbędne zapewnienie funkcji i technologiczności projektowanego wyrobu. Dlatego po fazie stylizacji następuje etap projektowania szczegółowego, w którym (podobnie jak w V5) podstawowym środowiskiem pracy jest Generative Shape Design (GSD). Nie muszę chyba dodawać, że GSD jest klasycznym przykładem zastosowania modelowania parametrycznego. Funkcjonalność tego środowiska można poszerzyć (podobnie jak w V5) o różne metody globalnej deformacji modelu powierzchniowego (Generative Shape Optimzer i/lub Realistic Shape Optimizer), a także w zakresie przygotowania modelu powierzchniowego do produkcji (tu definiowanie punktów zgrzewania karoserii w środowisku Body In White Fastening). Nowością w zakresie parametrycznego modelowania powierzchni jest w systemie V6 środowisko Functional Shape Design (FSE). I to jest główny temat tego artykułu.
Począwszy od wersji V6R2011 CATIA oferuje możliwość definiowania modelu powierzchniowego w oparciu o cechy funkcjonalne. Jak jest różnica pomiędzy „klasycznymi” (geometrycznymi) cechami konstrukcyjnymi dostępnymi w środowisku GSD, a cechami funkcjonalnymi środowiska FSE? Przez analogię do modelowania bryłowego można powiedzieć, że taka, jak pomiędzy Part Design i Functional Molded Part (patrz: Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie 12-2009, 1/2-2010 oraz 3-2010). Cechy konstrukcyjne (tak ja tłumaczę wyrażenie design features) są podstawowymi komponentami, z których budujemy przestrzenny model w środowisku parametrycznym. Tak jak z klocków Lego dziecko buduje domek czy samochodzik, tak konstruktor buduje model powierzchniowy za pomocą różnych cech konstrukcyjnych: powierzchnie teoretyczne, powierzchnie przycięte, powierzchnie przejścia, wypełnienia, zaokrąglenia krawędzi, itd. Definicja tak rozumianych cech konstrukcyjnych zawiera jedynie specyfikację geometryczną i nie określa w żaden sposób funkcji tych cech w modelu powierzchniowym projektowanej części. Przecież coś, co dla konstruktora jest przetłoczeniem lub kołnierzem jest w „klasycznym” systemie CAD tylko geometrią, niczym więcej! Można powiedzieć, że funkcja „pozostaje” w głowie konstruktora, a w systemie CAD jest realizowana jedna z możliwych interpretacji geometrycznych tej właśnie funkcji.