Концептуальные модели — самый простой шаг от концепции к прототипу

Что такое концептуальная модель?

Концептуальная модель является ценным средством для предоставления идей пользователям. Прототип физической концепции, созданный с помощью быстрого прототипирования, может предоставить эффективную информацию о технологичности конструкции и может быть доработан в соответствии с конкретными требованиями клиентов, поэтому концептуальное моделирование помогает сократить время производства на ранних этапах процесса проектирования. Используемые продукты способны укладываться в сроки, быстрее разрабатываться и максимально быстро вводиться в эксплуатацию.

Поскольку все прототипы производятся с помощью технологий быстрого прототипирования, нет необходимости разрабатывать дорогостоящие инструменты для проектирования прототипов. Это значительно снижает производственные затраты и позволяет быстро и легко интегрировать проекты. Это позволяет с минимальным риском обнаруживать недостатки конструкции и вносить изменения, а также создавать точные модели, которые можно использовать в производственных инструментах.

Концептуальные модели играют важную роль на протяжении всего жизненного цикла разработки системы. На рис. 1–1 ниже показана роль концептуальной модели в типичном сценарии разработки системы. Очевидно, что если концептуальная модель не будет полностью разработана, выполнение базовых атрибутов системы может быть реализовано некорректно, что оставит проблему на будущее, и такие сбои действительно случаются в отрасли. Важность концептуальных моделей очевидна, когда такие системные сбои устраняются за счет разработки системы и соблюдения проверенных методов разработки.

Как реализовать концептуальную модель?

(1) SLA (стереолитографический аппарат)

SLA основан на принципе фотополимеризации жидкой светочувствительной смолы. Жидкий материал может быстро подвергаться фотополимеризации при облучении ультрафиолетовым светом определенной длины волны и интенсивности. Молекулярная масса резко возрастает, и материал из жидкого превращается в твердое.

На рис. 2-1 показан принцип работы SLA. Резервуар для жидкости заполнен жидкой фотополимерной смолой. Под действием отклоняющего зеркала лазерный луч может сканировать поверхность жидкости. Сканирующая дорожка и наличие или отсутствие света контролируются компьютером. Там, где световое пятно достигнуто, жидкость затвердевает. В начале времени формования рабочая платформа находится на определенной глубине ниже уровня жидкости, и сфокусированное пятно сканируется точка за точкой на поверхности жидкости в соответствии с инструкциями компьютера, которая точка за точкой затвердевает. Когда слой сканирования завершен, необлученная область все еще представляет собой жидкую смолу. Затем подъемная платформа опускает платформу на высоту, а образовавшийся слой покрывается слоем смолы. Скребок соскабливает жидкую поверхность смолы с более высокой вязкостью, а затем сканирует следующий слой, и только что отвержденный слой становится твердым. Грунт приклеивается к предыдущему слою, так повторяется до тех пор, пока не будет изготовлена ​​вся деталь и не получится трехмерная твердотельная модель.

2-1 2-2

(2) SLS (селективное лазерное спекание)

SLS был разработан в 1989 году Ч. Р. Дечардом из Техасского университета в Остине. Процесс SLS формируется из порошкообразного материала. Порошок материала ровно распределяется по верхней поверхности формованной детали. Высокопрочный CO₂ лазер используется для сканирования поперечного сечения детали на свежеуложенном слое, а порошок материала спекается вместе под высокоинтенсивным лазерным облучением для получения. Участок новой нулевой спеченной детали соединяется со сформированной деталью ниже. После спекания части секции наносится новый слой порошкового материала, а нижняя секция выборочно спекается, как показано на рис. 2-2. После завершения спекания лишний порошок удаляют, а затем полируют, сушат и т.д.

Процесс SLS характеризуется широким спектром материалов не только для изготовления пластиковых деталей, но и для изготовления керамических, восковых и других материалов, в частности для производства металлических деталей. Процесс SLS не требует поддержки, поскольку спеченный порошок не выступает в качестве поддержки.

(3) Обработка с ЧПУ

ЧПУ представляет собой компьютерное числовое управление и существует с начала 1970-х годов. До этого он назывался NC для цифрового управления. Хотя большинство людей никогда не слышали об этом слове, если вы работаете в обрабатывающей промышленности, вы, вероятно, уже давно имеете дело с ЧПУ.

Как вы уже догадались, все операции, которые необходимо выполнять оператору на обычном станке, можно запрограммировать на станке с ЧПУ. После того, как код ЧПУ настроен и запущен, станок с ЧПУ довольно просто поддерживать в рабочем состоянии. Фактически, многие станки с ЧПУ могут работать без присмотра на протяжении всего цикла обработки, позволяя оператору выполнять другие задачи. Это дает пользователям ЧПУ несколько сопутствующих преимуществ, в том числе снижение утомляемости оператора, снижение количества ошибок, вызванных человеческим фактором, а также постоянное и предсказуемое время обработки для каждой заготовки.

Поскольку станок будет работать под управлением программы, уровень навыков, необходимых операторам ЧПУ (связанных с основными методами обработки), снижается по сравнению с механиками, которые используют традиционные станки для производства заготовок. Между тем, станок с ЧПУ является гибким. Поскольку эти машины запускаются из программы, запуск различных артефактов почти так же прост, как загрузка другой программы. После того, как программа была проверена и выполнена в производственном цикле, она может легко вызвать следующий запуск. Это дает большие преимущества для быстрых конверсий.

Технология ЧПУ превосходит SLA и SLS по точности. Современные станки с ЧПУ обладают почти невероятной точностью и повторяемостью. Это означает, что после проверки программы можно легко и точно сгенерировать два, десять или тысячу идентичных артефактов.

Назначение концептуальных моделей

Используйте концептуальную модель в качестве первого шага в процессе создания физического продукта. Это исследовательские модели на ранней стадии проектирования, которые можно использовать для завершения сборки, улучшения дизайна, демонстрации образцов и реализации функций. Инженеры WayKen создают концептуальные модели с использованием различных материалов, технологий и отделки, чтобы получить реалистичную отделку, чтобы с уверенностью увидеть, как будет выглядеть конечный продукт. Цвета и текстуры могут быть дополнены анодированием, гальванопокрытием, пескоструйной очисткой и многим другим. Некоторые концептуальные модели продукта используют обработку с ЧПУ, быстрое прототипирование и другие процессы для достижения функциональных требований к сборке. Наши инженеры помогут вам преобразовать ваши ранние файлы САПР в концептуальные модели, которые изящно донесут до вашей аудитории ваши дизайнерские замыслы.